사막 공기에서 물을 뽑을 수 있을까

2020.11.10 09:30

 

밤사이 상대습도가 높아지면 다공성 흡수판② 에 물이 흡착된다. 낮이 되면 이 물은 태양열에 의해 수증기의 형태로 증발해 응축기③ 표면에 다시 물로 응축한다. Joule 제공

 

태양이 작열하는 황량한 사막에서 공기만으로 물을 얻을 수 있는 날이 머지 않았다.

에벌린 왕 미국 매사추세츠공대(MIT) 기계공학과 교수와 김현호 당시 한국과학기술연구원(KIST) 물순환자원연구센터 연구원(현 삼성전자 DS부문 생산기술연구소 책임연구원) 등 국제 공동연구팀은 한낮 상대습도가 10~20%인 건조한 공기 중에서도 물을 추출할 수 있는 장치를 개발해 국제학술지 ‘줄’ 10월 14일자에 발표했다. 우리나라가 가장 건조해지는 3~4월 전국 평균 상대습도가 이보다 높은 50~70%인 것을 고려하면, 국내에서는 거의 모든 지역에서 물을 얻을 수 있는 셈이다.

연구팀은 낮과 밤의 기온 및 상대습도 차이를 이용했다. 상대습도가 높은 밤에 수증기를 모았다가, 기온이 높은 낮에 떼어 내 모으는 것이다. 간단한 원리지만 물을 떼어 낼 때 태양열이 효율적으로 전달되는 구조로 설계하는 것이 관건이었다.

연구팀은 흡수력이 뛰어난 다공성 광물질 제올라이트를 사용해 상대습도가 높은 밤사이 수증기(물)를 모은 뒤, 낮동안 물이 수증기로 다시 증발할 때 이를 구리판에 응축해 모을 수 있도록 장치를 만들었다.

전체 구조는 제올라이트판 2개와 구리판 2개를 교대로 배열했다. 한낮엔 구리판에서 발생한 응축열이 제올라이트판에 전달돼 물을 더 많이 떼어 낼 수 있는 구조다.

그 결과, 장치에선 하루에 1m2당 770mL의 물을 얻을 수 있었다. 연구팀이 2018년에 수행한 연구에서는 다공성 금속 유기화합물에 물을 저장했는데, 당시엔 물 생산량이 하루에 1m2당 340mL에 그쳤다. 제올라이트를 사용한 장치는 기존 장치보다 가격도 저렴했다.

왕 교수는 “제올라이트보다 5배가량 물을 잘 흡수할 수 있는 재료를 연구 중”이라며 “흡수력이 큰 재료를 찾고 장치를 휴대할 수 있게 구현하면 사막 등 물이 필요한 다양한 곳에서 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. doi: 10.1016/j.joule.2020.09.008

 

Alina Lapotin 제공

 

 

관련 태그 뉴스

• 

  새가 ‘박치’가 아닌 이유, 뇌에서 찾았다

  새가 ‘박치’가 아닌 이유, 뇌에서 찾았다

  삐비빅- 삐비빅-, 휘요 휘요, 소↗쩍 소↗쩍, 새들은 저마다의 음을 반복하며 지저귄다. 새들이 내는 음들은 몸속에 마치 메트로놈을 가진 것처럼 박자가 일정하다. 최근 새들이 정확한 타이밍에 음을 낼 수 있는 원리가 밝혀졌다. 마이클 롱 미국 뉴욕대 랑곤메디컬센터 교수팀은 암컷을 유혹하기 위해 다양한 노래를 부르는 금화조의 뇌를 관찰했다. 특히 조류의 뇌에서 인지 및 감각 능력을 담당하는 니도팔리움(nidopallium)에 위치한 HVC(High Vocal Center) 영역에 주목했다. HVC는 노래를 듣고 만들어내는 데 중추적인 역할을 한다. 연구...

• 

  사회적 거리두기 1단계 이틀 째…하루 만에 확진자 세 자릿수로

  사회적 거리두기 1단계 이틀 째…하루 만에 확진자 세 자릿수로

  새로운 ‘사회적 거리두기’ 1단계가 어제(7일)부터 본격적으로 시행된 가운데 국내 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 일일 신규 확진자가 전날(89명) 두 자릿수로 떨어진 지 하루 만에 다시 세 자릿수로 돌아왔다. 확인자 수는 전날보다 54명 늘었다. 중앙방역대책본부는 8일 0시 기준 코로나19 신규 확진자가 143명 늘어 누적 2만7427명이라고 밝혔다. 신규 확진자 가운데 지역 발생은 118명으로, 이 중 77명이 수도권에서 나왔다. 해외유입은 25명이다. 지역별로는 서울이 54명으로 가장 많고, 경기 23명, 강원 9명, ...

• 

  [강석기의 과학카페] 벌새 눈에는 가을 단풍이 어떻게 보일까

  [강석기의 과학카페] 벌새 눈에는 가을 단풍이 어떻게 보일까

  바야흐로 단풍이 절정이다. 요즘 동네 앞산을 산책하다 보면 ‘눈 호강’이라는 말을 이럴 때 쓰는구나 싶다. 은행나무 잎의 샛노란 단풍도 인상적이지만 아무래도 단풍나무의 잎이 단풍 중의 단풍 아닐까. 그래서 이름도 단풍나무겠지만. 단풍이 든 단풍나무 잎의 짙은 붉은색은 녹색 색소인 엽록소가 파괴되며 숨어 있던 카로티노이드 색소(노란색~빨간색)가 드러나고 안토시아닌(보라색~청색) 색소가 만들어진 결과다. 이때 안토시아닌의 비율이 높으면 잎이 붉다 못해 자줏빛이 돈다. 자줏빛은 비스펙트럼 색 단풍나무의 자줏빛 잎을 ...

• 

  [표지로 읽는 과학]'새 머리'라고 무시 마라 포유류 못지 않다

  [표지로 읽는 과학]'새 머리'라고 무시 마라 포유류 못지 않다

  이번주 사이언스 표지에는 동아시아와 서유럽 일대에 널리 분포하는 까마귀인 송장까마귀가 등장했다. 표제는 ‘조류의 지각능력’이다. 그 동안 ‘새 머리’라는 표현으로 무시하던 조류에게 고차원적인 뇌 기능으로 분류되던 ‘지각능력’이 존재하며 지각을 가능케 하는 포유류의 뇌 구조인 대뇌피질에 상응하는 독특한 신경조직이 존재한다는 사실을 밝힌 두 편의 논문이 이번주 사이언스 커버스토리를 장식했다. 마틴 스타초 독일 보훔대 교수팀은 새의 뇌 신경망을 추적한 결과, 새의 뇌 외피에 포유류 피질에...