국내 연구진, 바닷물에 마그네슘 넣어 해수담수화 기술 개선 시켜

김혜원 연구원(제1저자)이 바닷물에 마그네슘을 투입해 분리막 오염을 조절하고 있다. 사진제공=KIST

국내 연구진이 바닷물로부터 식수와 공업용수 등을 얻어내는 해수담수화 기술에 사용되는 분리막 오염 억제 방법을 찾아냈다.

한국과학기술연구원(KIST)은 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사 연구진이 해수담수화 기술인 막증류 공정에 이용할 수 있는 분리막이 오염되지 않도록 하는 마그네슘 투입 전처리 공정을 개발했다고 7일 밝혔다.

해수담수화 기술 중 하나인 막증류 공정은 바닷물을 가열해 발생한 수증기를 분리막을 통과시켜 수증기를 분리한 뒤 응축해 담수를 생산하는 기술이다. 막증류 공정에서 분리막 표면에서 막오염이, 막증류 공정에서 막젖음이 발생한다. 이처럼 막증류 공정은 막 오염으로 담수 생산 속도가 떨어지고, 분리막 교체 주기가 짧아져 담수 생산 비용이 늘어나는 문제점을 갖고 있다.

연구진은 막증류 공정에서 탄산칼슘과 황산칼슘 결정이 분리막 표면에 생기며 막오염을 일으킨다는 사실을 확인했다. 또 이들이 막젖음을 발생시키며 운전 중단을 유발한다는 것도 밝혔다.

연구진은 이를 해결하기 위해 바닷물에 마그네슘을 투입하는 전처리 공정을 최초로 제안했다. 마그네슘은 바닷물에 녹아 있는 탄산과 황산이온과 결합해 탄산칼슘과 황산칼슘이 생기는 걸 막는다. 분리막 오염도 효과적으로 지연시켰다.

정성필 박사는 “분리막 안정성이 확보돼 담수화 효율이 높아지고, 분리막 수명이 연장을 기대한다”며 “친환경 전처리를 다양한 해수담수화 공정에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘물 연구(Water Research)’ 최신호에 게재됐다.