한국 과학자들, 바닷물-민물 농도차 발전 핵심기술 원리 밝혔다

2019.09.09 12:27
순천만의 일몰 모습. 쪽빛 하늘과 S자로 굽이쳐 흐르는 강하구. 그리고 석양을 가린 구름이 한폭의 그림과 같다. 순천만에서는 누구나 사진작가가 된다고 한다.
순천만의 일몰 모습. 쪽빛 하늘과 S자로 굽이쳐 흐르는 강하구. 그리고 석양을 가린 구름이 한폭의 그림과 같다. 순천만에서는 누구나 사진작가가 된다고 한다.

바닷물과 민물 사이의 염분 농도 차이를 이용해 전기를 생산하는 재생에너지 기술인 ‘해양 염분차발전’ 기술의 핵심 원리를 밝히는 수학 모형을 국내 연구팀이 개발했다. 


한국에너지기술연구원은 김한기 제주글로벌연구센터 선임연구원이 해양염분차발전 기술의 이온전달 원리를 규명하는 수학 해석 모델을 개발했다고 9일 밝혔다. 연구 결과는 수자원 분야 국제학술지 ‘워터 리서치’ 11월호에 발표될 예정이다.


해양염분차발전은 보통 ‘이온교환막’이라는 일종의 필터를 이용해 바닷물 속의 이온을 통과시키고 이 과정에서 얻는 에너지를 전기로 변환하는 방식으로 발전을 한다. 이를 역전기투석 방식이라고 한다. 이 방식의 핵심은 이온교환막이다. 최근에는 물과 결합하지 않는 재료를 이용해 나노미터(10억 분의 1m) 크기의 구멍을 지닌 틀을 만든 뒤, 구멍 안에 물과 잘 결합하는 고분자 재료를 채운 ‘세공충진형 이온교환막’이 널리 연구되고 있다. 하지만 세공충진형 이온교환막에서 바닷물 속 이온의 교환 과정을 밝힐 수학 모형이 없어 성능을 개선하는 데 한계가 많았다.


연구팀은 세공충진형 이온교환막 안에 물과 잘 결합하는 나노 구멍을 통해 이온이 이동하는 거리를 기존의 수학 해석 모형에 도입했다. 그 결과 이온교환막 안의 나노 구멍의 비율과 전기가 통하는 정도(전도도)를 계산해 이온 전달 과정을 해석하고 역전기투석의 성능을 보다 정확히 예측할 수 있게 됐다. 이 수학 모형은 다양햔 다른 이온교환막에도 사용할 수 있어 염분차발전의 상용화에 도움이 될 전망이다.


김한기 선임연구원은 “상용화 수준의 역전기투석 장치 설계 및 성능예측이 가능해 기술개발 속도를 높일 수 있을 것”이라며 “이온교환막 등의 소재 부품 국산화 기술 개발에도 크게 기여할 것”이라고 말했다.
 

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