[미국] 로체스터 대학, 태양열 기반 정수 장치 개발중

로체스터 대학의 연구원들은 햇빛을 이용하여 100% 이상의 효율로 오염된 물을 증발시키고 정화하기 위해 세계의 물 위기를 해결하는 방법을 개발하고 있다.

새로운 방법으로는, 펨토초 레이저 펄스가 일반 알루미늄 시트의 표면에 새겨, 그것을 초 윅킹, 초에너지 흡수 물질로 만든다. 이 재료의 능력은 각을 세워 태양을 향하게 하고 금속 표면 위로 얇은 물막을 그려낼 때 활성화된다. 이 물질은 태양으로부터 흡수되는 에너지의 거의 100%를 보존하고 빠르게 물을 가열한다. 동시에 물의 분자간 결합을 변화시키고 증발 과정의 효율을 높이고 있다.

새로운 물질에 대한 실험은 그 방법이 안전한 식수를 만들기 위해 세제, 염료, 소변, 중금속 등과 같은 모든 일반적인 오염물질의 존재를 감소시킨다는 것을 증명했다. 이 기술은 가뭄이 심한 지역의 물 부족과 물 담수화 프로젝트에 유용할 것이다. 햇빛을 이용해 물을 끓이면 미생물 병원균을 없애고 설사 감염으로 인한 사망을 줄일 수 있지만 중금속과 오염물질을 완전히 제거하지는 못한다.

태양열 기반 정수법으로 물 속 오염물질을 제거하는 것은 물이 증발한 뒤 거의 모든 불순물이 남아서 불순물을 채취하기 때문이다.

태양열 정수의 일반적인 형태는 가장 많은 양의 물을 가열하는 부피난방이다. 그러나 상층만 증발하고 난방 에너지의 일부만 사용되기 때문에 비효율적이다.

태양열 정화의 또 다른 종류는 계면난방이다. 계면난방은 물 위에 놓여져 있는 다층 흡수와 윅킹 물질로 도금을 해서 표면 근처의 물만 가열하면 된다. 그러나 이 방법이 효과가 있으려면 모든 재료가 수평으로 떠야 하고 태양을 직접 향해서는 안 된다. 그러나 이 방법은 에너지 효율이 떨어지고 증발 후 오염물질로 인해 자재가 빨리 막히므로 잦은 수리가 필요하다.

새로운 패널은 비효율성을 피하면서 이러한 방법의 효율적인 부분을 결합한다. 저수지에서 얇은 층의 물을 뽑아내어 태양열 흡수기에 직접 침전시켜 가열하고 증발시킨다. 세척이 용이하며 태양이 움직이면 어느 각도에서나 연속적으로 사용할 수 있다.

이 팀은 또한 물에 밀어 넣어도 가라앉지 않는 금속 구조물을 만들었고, 그것들이 손상되거나 구멍이 나더라도 말이다. 펨토초 레이저 펄스는 또한 거의 모든 금속 피치를 검은색으로 바꿀 수 있다. 그것은 광범위한 파장에서 들어오는 방사선을 포착하는데 효과적인 표면 구조를 만든다. 그 팀은 다양한 금속의 색을 바꾸기 위해 비슷한 과정을 사용해 왔다.

이 연구에 대한 논문은 네이처 지속가능성에 발표되었다.

[출처 = Water World(https://www.waterworld.com/drinking-water/potable-water-quality/article/14180321/device-uses-sunlight-to-help-fight-water-crisis) / 2020년 7월 24일]