(A newly developed aerogel is able to turn molecules in the air into liquid water. Credit: National University of Singapore)
(The research team behind a new aerogel that collects water from the air, Professor Ho Ghim Wei (left), Dr Gamze Yilmaz (center) and Dr Fan Lu Meng (right). Credit: National University of Singapore)
물은 인간이 살아가는데 가장 중요한 자원 중 하나입니다. 하지만 세계 여러 나라에서 물 부족으로 인한 고통을 겪고 있습니다. 인구 증가와 더불어 경제 발전으로 물에 대한 수요는 자꾸 늘어나는 데 많은 지역에서 공급이 수요를 따라가지 못하고 있기 때문입니다. 여기에 전통적인 건조 지대는 물론 기상 이변으로 인해 사막화가 진행되면서 많은 개도국에서 물 부족 현상이 심해지고 있습니다.
국립 싱가포르 대학 (National University of Singapore)의 과학자들은 별도의 에너지 투입 없이 공기 중의 수증기를 응결시키는 시스템을 연구했습니다. 공기 중의 수증기는 스스로 응결하거나 얼어서 눈과 비를 내립니다. 물체 표면에도 이슬의 형태로 응결하는 것을 쉽게 볼 수 있습니다. 과학자들은 표면적을 넓게 해서 많은 수증기를 물로 바꾸는 시스템을 연구해왔습니다. 하지만 기본적으로 한계가 있었습니다.
연구팀은 두 가지 신물질을 결합해 이 과정을 더 효과적으로 만들 수 있는 방법을 연구했습니다. 최근 각광을 받는 소재인 금속 유기 골격체 (metal-organic framework, MOFs)와 폴리머 기반 에어로겔 (aerogel)이 그것입니다. 이 두 물질은 모두 내부에 많은 빈공간을 지니고 있고 표면적이 넓어 수증기를 물로 응결시키는데 유리합니다. 하지만 MOFs가 물을 끌어들이는 데 비해 폴리머 에어로겔은 물을 밀어내는 소수성 성질을 지니고 있습니다. 따라서 두 물질을 적당히 배치하면 공기 중 수증기를 끌어들이고 모인 물은 자연스럽게 배출하는 시스템을 만들 수 있습니다.
연구팀은 스펀지 모양의 에어로겔을 배치한 프로토타입 시스템을 1440시간 테스트해 WHO 기준에 적합한 음용수를 만들 수 있다는 사실을 확인했습니다. 연구팀에 따르면 1kg의 MOFs 에어로겔이 있으면 하루 최대 17리터의 물을 만들 수 있습니다. 에너지를 사용하지 않는 패시브 시스템인 만큼 공기 중 수증기의 양이나 온도에 따라 큰 변동이 있겠지만, 먹을 물도 부족한 건조 지대 및 사막 지역에서 상당한 도움을 줄 가능성이 있습니다.
개인적으로는 소음이나 전력 소모 없이 공기 중 습기를 제거하는 제습기로 사용할 수도 있을 것 같은데, 이런 용도로도 개발할 수 있을지 궁금합니다.
참고
https://newatlas.com/materials/sponge-aerogel-vapor-drinkable-water/
댓글
댓글 쓰기