선진재료: 새로운 직물로 바닷물의 고효률적이고 지속적인 증발을 실현한다

동화대학 연구원 진지강팀은 신형의 생체모방광열직물을 설계하여 해수의 고효률적이고 지속적인 증발을 실현하여 2차원 유연성광열막의 대규모설계와 태양에네르기구동해수담수화공업화응용에 새로운 시각을 열어주었으며 글로벌담수자원위기에 대처하는데 조력을 제공해주었다.관련 연구성과는 최근 ≪ 선진재료 ≫ 에 발표되였다.

태양열 해수 담수화의 핵심은 광열재와 증발장치다.기존의 광열재료는 주로 3차원구조재료와 2차원막을 포함하는데 량자는 각기 우세를 갖고있지만 동시에 모두 일정한 문제가 존재하여 실제응용을 제한하고있다.

연구팀은 나뭇잎 구조와 증발 작용에 영감을 받아 상업용 폴리에스테르(PET) 단일 섬유를 원료로 편직 기술을 통해 전형적인 3층 구조의 2차원 PET 직물로 구축하고 나뭇잎 구조의 광열직물인 CPP-H를 추가로 수식했다.실험 결과 CPP-H 직물의 태양광 흡수율은 96.1%로 현저하게 향상돼 저열 손실과 우수한 광열 전환 성능을 보여주면서 증발을 낮추고 증발 효율을 높였다.

이를 바탕으로 연구진은 CPP-H 직물을 고해수조와 저공조 사이에 비스듬히 매달아 빛에 비스듬히 매달린 증발기로 조립해 고해수조에서 저공조로 바닷물을 전송했다.햇빛이 내리쬐면 직물은 태양광을 흡수하고 이를 열로 전환시켜 바닷물이 꼭대기 층의 위, 아래 표면 및 밑바닥 위, 아래 표면 총 4개 평면에서 동시에 증발하게 한다.

CPP-H 직물의 증발 모드는 식물 잎의 증발 과정을 시뮬레이션합니다.증발한 후 남은 바닷물은 소금물로 농축되어 저공 수집조로 떨어지기 때문에 증발기 내부의 소금 결정이 축적되는 것을 효과적으로 피할 수 있다.실험 결과 이 3층 광열직물은 유사한 재료를 기반으로 한 전통적인 부유 모형, 단층 직물 매달린 모형 또는 3층 직물보다 성능이 우수한 것으로 나타났다.

진지강은 다음과 같이 표시했다. 팀은 앞으로 광열직물의 구성, 미납구조 등이 광흡수, 광열전환, 증발과정에 미치는 영향법칙을 깊이있게 탐색하여 증발속도를 한층 더 최적화하고 담수생산원가를 낮추어 태양에네르기해수담수화가 산업화로 나아가는데 기초를 다지고 담수공급록색체계를 구축하는데 조력하게 된다.