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미래에너지 '바닷물'에 답이 있다
에너지기술硏, 세계 최고 수준 '염분차발전' 및 '미생물전기분해 기술' 개발... 상용화 노력 '구슬땀'
최근까지 개발돼 온 신재생에너지는 풍력, 수력, 태양광/태양열, 지열 등 주로 육상을 대상으로 하고 있다.
하지만 육상 신재생에너지는 지형적 한계가 존재해 이를 극복할 수 있는 새로운 에너지원이 필요한 상황이다. 때문에 해양기반의 신재생에너지가 최근 새로운 화두로 떠오르고 있다.
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| 연구원이 염분차발전시스템을 가동하고 있는 모습./사진제공=한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터. |
이런 상황에서 바닷물과 민물의 농도 차이를 이용해 전기를 생산하는 '해양 염분차발전 기술'이 주목 받고 있다. 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라로서는 놓칠 수 없는 기술이다.
우리나라에서도 2012년부터 제주에 위치한 한국에너지기술연구원 산하 제주글로벌연구센터 해양융복합연구실이 이 연구를 주도하고 있다.
이 연구원의 정남조 박사 연구팀은 지난해 순수 자체기술로 'KW급 염분차발전 핵심기술'을 개발하고 현재 상용화를 위한 후속연구에 박차를 가하고 있다.
현재까지 전 세계적으로 개발된 염분차발전기술은 '역전기투석 방식'과 '압력지연삼투 방식'. '증기압축 발전', '혼합수력 발전', '혼합축전식 발전식' 등이 있다.
이 중 연구팀이 개발한 기술은 최근 기술적으로 가장 큰 성장을 보이고 있는 '역전기투석 방식'과 '압력지연삼투 방식'이다.
'역전기투석방식'은 이온교환막을 통해 바닷물과 민물 사이의 이온이 분리되고 이동할 때 발생하는 전위차를 이용, 전기를 생산하는 기술이다.
연구진은 이 방식의 500W급 염분차발전 기술을 개발했는가 하면 이온교환 분리막의 성능을 세계 최고 수준으로 끌어 올렸다.
이 기술은 에너지 손실은 최소와 하면서 안정적인 전기생산이 가능해 기존 염분차발전의 단점을 해결했다는 평가다.
또 이온교환 분리막은 나노크기의 기공에 이온교환 고분자를 채우는 세공충진 방식으로 제작돼 현재 세계 최고로 꼽히는 네덜란드 제품보다 전력밀도 성능이 10% 이상 향상됐다. 제조원가는 절반이하로 낮췄다.
특히 기존제품에 비해 4분의 1정도의 얇은 두께로 제작할 수 있어 염분차발전 모듈의 소형화까지 동시에 이룰 수 있게 됐다.
연구진이 개발한 또 다른 기술인 '압력지연삼투방식'은 물만 선택적으로 투과시킬 수 있는 삼투막을 바닷물과 민물사이에 두고 농도 차에 의해 발생되는 삼투압으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식이다.
연구팀은 발전의 핵심 소재인 중공사 형태의 삼투막을 개발하고 이를 모듈화 할 수 있는 원천기술도 세계 최초로 확보했다.
이는 염분차발전 뿐만 아니라 삼투막을 사용하는 해수담수화나 정수기 등 다양한 응용분야에도 적용할 수 있는 성과라는게 연구진의 설명이다.
연구팀은 오는 2020년까지 20㎾급 염분차발전 파일롯플랜트와 핵심 기술 개발에 나서는 한편 실증연구도 지속적으로 진행할 계획이다.
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| 미생물전기분해 실험장면./사진제공=한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터 |
아울러 연구진은 자연에서 얻은 해수를 해양 염분차발전에 사용하기 위해 전처리 과정인 '해수전처리용 미생물전기분해 기술'도 개발하는 등 최근 후속연구 성과도 속속 내고 있다.
이 기술은 해수 내 포함된 염분차발전 이온교환막 오염물질인 칼슘과 마그네슘을 제거하는데다 폐수와 같은 유기성 오염물질로부터도 에너지를 얻을 수 있다.
해수 전처리 과정 중 수소가스를 생성할 수 있고 이 수소를 향후 전기 생산 등에 이용할 수 있다.
연구책임자인 정남조 박사는 "이들 기술의 고효율화 연구에 역량을 집중해 우라니라가 선도적인 역할을 할 수 있도록 노력할 것"이라고 말했다.
-원본기사 : http://www.mt.co.kr/view/mtview.php?type=1&no=2016070410591127305&outlink=1
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