국립창원대학교는 글로컬첨단과학기술대학 에너지화학공학과 최원중 교수 연구팀이 무방류 가스 하이드레이트 기반 해수 담수화 기술에 대한 연구결과를 국제 저명 학술지 ‘Crystal Growth & Design’에 게재했다고 16일 밝혔다.
연구팀에 따르면 가스 하이드레이트는 결정 구조 형성 단계에서 염을 배제하고 순수한 물만 반응에 참여한다. 해수 및 고농도의 염수 부존 환경에서 저온 고압 환경을 통해 가스 하이드레이트를 형성할 경우 염은 석출해 자원으로 재활용하고, 순수한 물을 분리해 담수를 생산하는 일석이조 효과를 얻을 수 있다.
이 기술은 아직까지 기초 물성 파악 및 분리 효율을 검증하는 단계로 상용화가 이뤄지지 않았지만, 경제성 및 생산성을 높이기 위해 전 세계에서 활발히 연구되고 있다.
최 교수 연구팀은 고온 저압 조건에서 하이드레이트 기반 담수화 기법을 적용하기 위해 냉매 기체로 알려진 HFC-125a 기체를 사용해 가스 하이드레이트를 형성하고 담수화 공정의 경제성을 확보했다.
또 형성한 가스 하이드레이트 샘플 내 결정화된 염 성분인 NaCl·2H2O 결정 형성 메커니즘이 가스 하이드레이트에 미치는 열역학적 저해 효과와 비정상적인 보존 효과에 미치는 영향을 규명했다.
이를 위해 두 가지 시료 전처리 방법을 사용해 담수화 실험을 수행하고 비교했으며, 온도 변화에 따른 결정의 격자 팽창 정도와 구조 해리 메커니즘을 규명했다.
이번 연구는 국립창원대 곽진성 교수, 경기대 목정훈 교수, 울산과학기술원 서용원 교수와 공동연구로 달성했다.
최원중 교수는 “현재 부족한 담수를 생산하기 위해 역삼투를 이용한 분리막과 같은 기술을 이용해 생산하고 있지만, 고농도 염수가 방출돼 자연환경을 훼손할 수 있다는 본질적 단점이 존재한다”고 설명했다.
이어 “만약 가스 하이드레이트 기반 담수화 공정을 통해 염 결정을 석출해 재활용할 수 있다면, 농축된 염수를 방출하지 않는 무방류 해수 담수화 공정이라는 혁신적인 기술을 개발해 산업화할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
창원=이임태 기자 sinam@kmib.co.kr