이웃집과학자

오늘날에도 지구 어딘가에는 깨끗한 물을 마시지 못해 고통 받는 사람들이 있습니다. 이를 해결하고자 많은 과학자들이 저렴하고 효율성 높은 정수 장치를 개발해왔는데요.

최근 버팔로대학교 Haomin Song 연구팀은 태양 증류기(Solar stills)를 이용해 값싸면서도 효과가 뛰어난 정수 장치를 개발했다고 합니다. 태양 증류기(Solar stills)는 태양에너지를 이용해 물을 정수하는 장치인데요. 제작 과정이 간편해 지금 당장이라도 만들 수 있습니다. 궁금하신 이웃님들, 아래 동영상을 참고해보세요.

원리는 이렇습니다. 태양열로 물을 데웁니다. 더러운 물에 있던 미네랄, 박테리아, 독소 물질들은 그대로 남고 그 안에 순수한 물만 증발합니다. 이후 증발했던 물은 다시 응축되며 액체로 변해 최종적으로는 깨끗한 물만 남게 됩니다.

그런데 연구팀은 태양열로 증발되는 이 프로세스에서 '열 효율을 높이는 방법이 무엇인가'에 대해 고민했습니다. 그동안 태양 증류기(Solar stills)는 태양으로부터 얻게되는 열을 조절하기 힘들고, 대기에서 낭비되는 에너지가 많아 물을 증발하도록 만드는 데 효율적이지 않다는 단점을 가지고 있었습니다.

연구팀은 태양 증류기(Solar stills)에서 공기중 태양열을 낭비하지 않으면서 물을 증발시키는데 충분한 양의 열을 얻을 수 있는 방법을 알아냈습니다.

연구팀은 뒤집힌 'V'자 모양의 종이를 사용했는데요, 이 종이는 탄소를 적신 종이입니다. 웅덩이가 있는 아래쪽 모서리에서는 종이가 물을 스펀지처럼 빨아들입니다. 그동안, 탄소로 코팅된 종이는 태양으로부터 에너지를 흡수해 열로 전환한 다음 물을 증발시킵니다.

결과는 놀라웠습니다. 이론적으로는 1평방미터 면적에서 시간당 1.68L의 물을 얻을 수 있을 것으로 기대했는데요. 실제로는 이보다 훨씬 많은 2.2L의 물을 얻을 수 있었습니다. 이 장치는 저렴하면서도 효율적으로 사용할 수 있는 정수 시스템이라고 볼 수 있는데요. 향후 아프리카 등지의 물을 얻기 어려운 지역에서 활용이 기대됩니다. 

##참고자료##

Song, Haomin, et al. "Cold Vapor Generation beyond the Input Solar Energy Limit." Advanced Science (2018): 1800222.