김정환·김정훈 교수팀, 태양열을 활용한 에너지 효율적인 새로운 하이브리드 담수화 시스템 개발 물 자원 분야 세계적 권위 학술지 ‘Water Research’ 게재 |
사진 1. (왼쪽부터) 김선우 석박통합과정생, 김정환 교수, 장지은 석박통합과정생, 김정훈 교수
우리대학교 화공생명공학과 김정환, 김정훈 교수팀이 태양열을 활용한 에너지 효율적인 새로운 하이브리드 담수화 시스템을 개발했다. 연구 결
과는 물 자원 분야의 권위 있는 학술지인 'Water Research (IF 11.5, JCR 상위 0.4%)'에 게재됐다.
물 부족 문제로 인해 해수담수화 기술에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. 그러나 기존의 해수담수화 기술은 낮은 담수 회수율과 높은 에
너지 소비로 인해 경제성이 낮으며 환경적 지속 가능성을 저해하는 한계점이 있었다.
그림 1. 역삼투-태양열 기반 담수화-압력지연삼투 공정이 결합된 새로운 하이브리드 담수화 시스템 개요
이러한 문제를 해결하기 위해, 연구팀은 태양열 기반 담수화를 도입하여, 역삼투-태양열 기반 담수화-압력지연삼투 공정이 결합된 새로운 하이브리드 해수담수화 시스템을 개발했다.
제안된 시스템은 세 단계로 구성된다. 첫째, 역삼투를 통해 담수가 1차로 회수된다. 둘째, 역삼투 담수화 후 남은 농축수는 태양열 기반 담수화를 통해 2차 담수로 회수된다. 셋째, 태양열 기반 담수화 후 남은 최종 농축수는 압력지연삼투를 통해 에너지 생산에 활용된다.
실험 및 시뮬레이션 결과, 기존 시스템 대비 제안 시스템의 담수 회수율은 14.5% 증가, 에너지 소비량은 38.9%, 비용은 16.7% 감소함
을 확인하였고 전과정 평가를 통해 환경적인 시스템임을 입증했다.
이번 연구 결과는 담수화 분야에서 적극적으로 응용될 것으로 기대되며, 특히 태양열 기반 담수화를 이용한 무전력 담수화 기술의 새로운
응용 가능성과 지속 가능한 물 부족 해결책을 제시할 것으로 기대된다.
이번 연구는 화공생명공학과 김정훈 교수팀(제1저자 장지은 통합과정)이 태양열 기반 담수화 실험을 진행했고, 김정환 교수팀(제1저자 김
선우 통합과정)이 시스템 모델링 및 시뮬레이션을 통한 경제성 및 환경성 평가를 진행했다.
한편, 이번 연구는 한국산업기술진흥원(KIAT)과 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 진행되었다.
논문 제목: Design and optimization of hybrid seawater reverse osmosis–solar-driven desalination–pressure retarded
osmosis system for energy efficient desalination maximizing economic potential
