해외신기술


담수와 해수 만나는 지점서 발생하는 에너지 활용

호주 그리피스대학 연구진, 염도 구배 에너지 잠재력 연구 재분석
소금호수·브라인 등 삼투압 전력생산 플랜트 건설에 최적화


해수와 담수가 만나는 지점에서 염도 구배(勾配)에 의해 생성된 에너지를 활용하는 방안은 재생가능한 전력원을 제공하고, 기후변화 효과 저감을 가능하게 한다. 또한 화석연료에 대한 의존도를 낮추면서 해수담수화 산업공정을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 호주 그리피스대학(Griffith University)의 연구진은 이와 관련한 연구결과를 『Renewable and Sustain-able Energy Reviews』 최신호에 게재했다.

Fernanda Helfer 박사와 Charles Lemckert 교수는 담수가 서로 다른 염도를 가진 해수와 혼합될 때 배출되는 염도 구배 에너지(salinity gradient energy)의 잠재력에 대한 연구조사를 재분석했으며, 에너지를 추출하고 활용할 수 있는 탄소 무배출 공정의 압력지연삼투(Pressure Retarded Osmosis, PRO) 효능에 대해 집중적으로 살펴보았다.

▲ 해수와 담수가 만나는 지점에서 염도 구배에 의해 생성된 에너지를 활용하는 방안은 재생가능한 전력원을 제공하고, 기후변화 효과 저감을 가능하게 한다.

PRO 기술은 서로 다른 염 함량과 물의 흐름을 구분 짓는 반투과막으로 구성되었으며, 터빈을 통해 감압하는 즉시 전기 에너지가 발생한다. PRO 기술의 활용 가능성은 광범위하나, 비용과 품질에 대한 문제로 장기간동안 주목받지 못했다.

그러나 에너지 가격 상승과 기후변화의 잠재적 영향에 대한 우려가 커짐에 따라 PRO 기술과 염도 구배 에너지에 대한 관심도 증가하는 추세이다. 이번 논문은 「염도 구배 전력 : 호주의 사례를 중심으로(The power of salinity gradients : an Australian example)」라는 제목으로 발표되었으며, 호주의 삼투압 전력생산 상황에 맞는 기술 개발에 초점을 맞췄다.

Helfer 박사는 “호주는 다양한 염류 용액 발생원을 가지고 있어 PRO 플랜트 가동을 위한 용액으로 활용이 가능하며, 그 예로 소금호수, 담수화 플랜트에서 발생한 브라인(brine), 지하수 내 염류 등이 있다. 호주의 가장 큰 도심 중심부는 해안 가까이에 위치해 하구와도 가깝다. 이러한 지형은 삼투압 전력 생산 플랜트를 건설하는 데 최적의 조건을 갖췄다”고 강조했다. 이번 연구는 해수담수화 공정에서 배출되는 브라인의 활용방안을 모색하면서 삼투압 에너지원으로 이용하고자 제안한 점이 독특하다.

Helfer 박사는 또, “PRO 기술은 비효율적으로 여겨질 수 있으나, 실험실 조건을 고려해 생성된 전력이나 다른 연구 기관에서 발표된 결과를 바탕으로 살펴보면 해수담수화 플랜트 인근에 건설된 PRO 플랜트의 가동을 통해 해수와 브라인 혼합에 의한 전력 에너지 생산이 가능함을 알 수 있다. 이렇게 생산된 전력은 해수담수화 플랜트에서 이용할 수 있어 담수화 플랜트에서 배출한 브라인으로 생산된 전기를 다시 담수화 플랜트로 공급하는 셈”이라고 덧붙였다.

Helfer 박사와 Lemckert 교수는 PRO 막기술의 상업적 이용가능성과 신뢰성을 보장하기 위해 상당한 기술적·경제적 향상이 필요하다고 내다봤다. 또 PRO-지원 담수화 기술이 미래 해수담수화 산업의 화석 연료 의존도 감소 및 환경 영향 최소화 등에 기여하는 전도 유망한 대체 기술이 될 것으로 전망했다.
 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015년 9월 24일 / 원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2015/09/150921095259.htm]

 
 [『워터저널』 2015년 10월호에 게재]

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