선인장에서 영감을 얻은 공기 중 물 수확 시스템

 (A microscope image of the cacti-inspired spines that line the new membrane and collect water from thin air. Credit : Caltech)

(Hydrogel membranes are lined with an array of "micro-trees" that harvest water from the air. Credit: Caltech)

(The hydrogel membrane is very porous, giving it a very high surface area that can better trap water molecules. Credit: Caltech)

 캘리포니아 공대 (Caltech)의 과학자들이 선인장에서 영감을 얻은 새로운 공기 중 물 수확 시스템을 개발했습니다. 선인장은 가시와 요철이 많은 표면을 통해 수증기를 쉽게 물로 응결시킵니다. 비는 잘 내리지 않지만, 그래도 공기 중에 수증기는 존재한다는 점을 적극 활용하는 것입니다. 캘리포니아 공대의 예 쉬 (Ye Shi) 역시 이런 점에 착안했습니다. 

 연구팀은 물을 끌어당기는 성질이 강한 친수성 하이드로겔 막 (hydrogel membrane)을 이용해 작은 선인장 모양의 미세 구조를 만들었습니다. 이 미세 구조는 구멍이 많은 친수성 하이드로겔 막으로 덮혀 있어 수증기를 쉽게 끌어들인 후 물로 응결시킵니다. 

 연구팀은 태양열을 흡수하는 박스 안에 물과 함께 55 - 125㎠ 크기의 하이드로겔 막을 넣고 하루 종일 깨끗한 물의 생산량을 조사했습니다. 그 결과 다른 에너지원 없이도 낮에는 125ml, 밤에는 35ml의 물을 얻을 수 있었습니다. 만약 1㎡ 크기의 막이라면 하루 34리터의 물을 얻을 수 있습니다. 다른 에너지원이 필요 없다는 점에서 저렴하게 대량 생산할 수 있다면 물이 부족한 지역에서 상당한 이점이 있습니다. 

 하지만 이런 비슷한 기술은 이미 여럿 개발되고 있습니다. 대표적으로 내부에 많은 표면을 지닌 마법의 소재인 금속 유기 골격체 (metal-organic framework (MOF))입니다. 금속 유기 골격체도 태양 에너지나 약간의 에너지 만으로 상당한 양의 수증기를 물로 바꿀 수 있습니다. 

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 어떤 기술이 가장 경제적으로 물을 얻을 수 있느냐에 따라 성패가 갈릴 것으로 보입니다. 어찌 되었건 간에 깨끗한 물에 대한 수요는 앞으로 계속 증가할 수밖에 없는 만큼 관련 기술 개발도 더 활발해 질 것으로 예상됩니다. 

 참고 

https://newatlas.com/environment/micro-tree-drinking-water/

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23174-0