사막의 건조한 공기에서도 물 얻는다
사막의 건조한 공기에서도 물 얻는다
  • 함예솔
  • 승인 2018.12.11 13:00
  • 조회수 1319
  • 댓글 0
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지구의 환경은 빠르게 변하고 있습니다. <기후변화정부간협의체(IPCC) 5차 보고서>에 따르면, 온실가스 배출이 현재 추세로 계속될 경우, 2050년 지구 평균 온도는 산업혁명 이전 대비 2℃가 증가하며, 전 세계적으로 건조화가 심각해질 전망입니다. 특히 유럽 남부 지역은 2040년 이미 사막화 현상이 극심해질 것이라고 하는데요(국내에서 '사막화' 예측 기술 개발).

 

황폐해져가는 지구.. 출처: fotolia
내 피부? 출처: fotolia

사막의 건조한 공기에서 물을 얻을 수 있는 기술이 개발됐다고 합니다. 공기 안에 들어있는 습기를 밖으로 빼내 음용수로 만들 방법을 찾은 건데요. 이는 이미 물이 부족하고 건조한 지역에 살고 있는 사람들에게 큰 도움을 줄 것으로 보입니다. 사우디아라비아 킹압둘라과학기술대학(KAUST: King Abdullah University of Science and Technology)에서 개발된 새로운 이 장치는 공기 중에 있는 습기를 흡수한 다음, 저장하고 있다가 필요할 때마다 꺼내 쓸 수 있다고 합니다.

 

하이드로젤. 출처:KAUST
하이드로젤. 출처: KAUST

이 장치의 핵심은 염화칼슘 염화물을 기본으로 하는 특수 하이드로젤인데요. 하이드로젤(hydrogel)은 물을 용매로 하는 젤을 말합니다. 이번 연구에서 사용된 특수 하이드로젤은 친수성으로, 증기에서 물을 흡수하고 나면 소금기 있는 액체로 바뀝니다. 따라서 물을 실용적으로 저장하기에 적합한 물질은 아니었습니다. 그러나 연구진 소금을 고분자로 변환하여 열이 가해질 때까지 단단한 고체 형태를 유지할 수 있게 만듦으로써 문제를 해결했습니다. 게다가 탄소나노튜브는 물이 방출되는 것을 도왔습니다. 

 

하이드로겔 고체상태. 출처: 유튜브/KAUST Official
하이드로젤 고체 상태. 출처: 유튜브/KAUST Official

연구에 참여했던 Renyuan Li은 "하이드로젤에서 가장 주목해야할 부분은 바로 고성능, 저비용"이라고 말했습니다. 대기 안에 존재하는 수증기는 약 13조t으로 추정됩니다. 그리고 이를 거둬들일 수만 있다면, 수자원이 부족한 수억명의 사람들에게 충분한 음용수를 공급할 수 있을 겁니다. 

 

새로운 장치의 원리. 출처: KAUST
새로운 장치의 원리. 출처: KAUST

이 장치는 밤새도록 공기 안의 물을 포획한 후, 낮이 되어 열이 가해지면 물을 방출하도록 설계됐습니다. 연구진은 모든 샘플들을 상온 25℃ 조건에 놓아두었는데. 그 이유는 25℃가 사막처럼 건조한 지역의 밤 시간대에 해당하는 온도였기 때문입니다. 

 

연구진의 테스트 결과, 35g의 하이드로젤을 약 60%의 습도 조건에 밤새 놓아두었더니, 약 37g의 물을 포획할 수 있었습니다. 다음날 햇빛에 2.5시간 동안 노출시켰더니, 약 20g의 물을 얻을 수 있었습니다. 하이드로젤은 재사용까지 가능했습니다.

 

갑자기 목이 마른것 같아.. 출처: pixabay
갑자기 목이 마른 것 같아.. 출처: pixabay

연구진은 아직 만족하지 않습니다. 그들은 이 장치의 디자인을 물이 계속 방출되도록 수정하길 원합니다. 이 장치는 하이드로젤 덕분에 엄청난 양의 물을 흡수한 채 고체 상태로 유지될 수 있습니다. 이 때문에 습도가 낮은 사막 혹은 섬과 같이 건조한 대기에서도 수분을 흡수해 물로 바꿀 수 있습니다. 또한 개발된 장치는 가격도 싸고, 전력이 필요하지 않아 외딴 지역에서도 깨끗한 물을 충분히 공급받을 수 있을 거라는 평가와 전망이 나옵니다. 

 


##참고자료##

 


Li, Renyuan, et al. "Hybrid Hydrogel with High Water Vapor Harvesting Capacity for Deployable Solar-Driven Atmospheric Water Generator." Environmental science & technology 52.19 (2018): 11367-11377.
 


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