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2017년 4월 16일 일요일

건조한 환경에서도 공기 중 물을 채취할 수 있는 장치



(The key component of the solar-powered water harvester is the metal organic framework (in red) that is able to capture water molecules even in low humidity conditions (Credit: Hyunho Kim))



 물은 인간이 살아가는데 반드시 필요한 기본 자원입니다. 그리고 인구가 증가하고 물 사용량이 증가하면서 세계 여러 지역에서 물 부족 현상이 일어나고 있습니다. 따라서 전통적인 댐 및 저수지 건설 이외에도 해수 담수화나 지하수 개발, 하수 재처리, 수증기 포획 등 여러 가지 방법이 시도되고 있습니다.


 하지만 건조 지대에 있는 저개발 국가에서는 이 가운데 어느 것도 자유롭게 사용할 수 없는 경우가 많습니다. 상당히 많은 저개발국 국민이 깨끗한 물이 부족한 상태에서 살고 있기 때문에 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 등장하고 있습니다. 


 UC 버클리의 오마르 야기 (UC Berkeley's Omar Yaghi)가 이끄는 UC 버클리 및 MIT의 연구팀은 메탈-유기물 프레임워크 metal-organic frameworks (MOFs)라 소재를 이용해서 태양에너지를 이용해 대기 중의 수증기를 물로 만드는 장치를 개발했습니다. 공기중의 수증기를 물로 바꾸는 시스템은 이미 존재하긴 하지만, 이 새로운 시스템은 태양 에너지만으로 작동이 가능할 뿐 아니라 수증기 포화도가 20%에 불과한 건조한 공기에서도 물을 추출할 수 있다는 점이 획기적입니다. 



(동영상) 


  1kg의 MOF를 사용한 프로토타입은 12시간 동안 2.8리터의 물을 수집할 수 있다고 합니다. 많은 양은 아니지만, 식수가 부족한 건조 지대 주민들에게는 요긴하게 사용할 수 있는 양이기도 합니다. 하지만 문제가 있습니다. MOF가 자신의 무게의 20% 정도밖에 물을 흡수못하는데다 지르코늄 처럼 비싼 금속을 사용해서 가격이 비싸다는 것입니다. 연구팀은 알루미늄처럼 저렴한 금속으로 같은 성능을 낼 수 있는 소재를 개발 중에 있습니다. 


 깨끗한 물을 지속적으로 공급받는 것은 사실 인간의 기본적인 생존은 물론 문명 사회를 유지하기 위해 중요합니다. 앞으로 가야할 길이 멀긴 하지만, 대기 중 수증기를 포집하는 기술 역시 앞으로 발전시켜야 할 분야 중 하나입니다. 


 참고 


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