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화학생명공학과 최원산 교수 연구팀, ‘필로티 구조 영감 받은 초고효율 태양광 담수화 기술’ 개발 새글
작성자기획과 조회수20 등록일2025-10-17
사진설명: 왼쪽부터 국립한밭대학교 화학생명공학과 이동건 대학원생, 최원산 교수, 한승희, 김은진 대학원생
- 염 저항성·광흡수 효율 극대화 한 차세대 친환경 태양증발기 최초 구현
□ 우리 대학 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 필로티(Piloti) 구조에서 영감을 얻은 새로운 형태의 역필로티 증발기(Piloti-inspired inverted evaporator)를 개발해 태양광 담수화 효율을 대폭 향상시키는데 성공했다고 밝혔다.
○ 세계적인 물 부족 문제와 해수 담수화의 에너지 비용 상승으로 인해 태양광 기반 증발형 담수화(solar interfacial evaporation) 기술이 주목받고 있으나 기존 증발기들은 소금 결정화(salt crystallization) 및 태양광 흡수율 저하로 인해 성능이 급격히 저하되는 문제가 있었다.
○ 최 교수 연구팀(주저자 이동건 대학원생)은 초염수(20wt% NaCl) 환경에서도 증발 효율 저하 없이 안정적으로 작동하는 희생형 고분자 피막(Sacrificial polymer skin)과 광섬유 기반 내부 빛 유도 기술(Light-guiding fiber)을 결합해, 지속 가능하고 내염성이 뛰어난 태양광 해수-담수화 기술로 담수화 분야의 새로운 패러다임을 제시했다.
○ 연구팀은 ‘광섬유가 탑재된 중공형 역필로티(PI)’ 디자인을 적용해 열대류(Thermal convection) 및 빛의 산란/흡수를 최적화하여 태양광 흡수 및 물 증발 속도를 극대화했다.
○ 또한, PVA-KGM(Polyvinyl alcohol-Konjac glucomannan) 기반 희생형 피막을 도입해 표면에 생성되는 염을 자연스럽게 용해·제거함으로써 장기간 안정적인 구동을 가능하게 했다.
□ 최원산 교수는 “이번 연구는 구조적·광학적·화학적 설계를 동시에 융합한 통합형 태양 담수화 시스템으로, 해수(3.5wt%)보다 훨씬 높은 고염도(20wt%) 환경에서도 오랜 시간 안정적인 작동이 가능함을 증명했다”며,
○ “특히 희생형 피막을 이용한 자가 세정(Self-cleaning) 메커니즘 및 광섬유를 활용한 태양광 흡수의 극대화는 기존의 한계를 넘어서는 혁신적인 접근이다”라고 설명했다.
□ 한편, 본 연구 논문은 화학/소재/화학공학 분야의 저명한 SCI 국제학술지인 ‘Chemical Engineering Journal(CEJ)’ 최신호에 ‘Piloti-inspired evaporators with sacrificial skins and light-guiding fibers for efficient and salt-resistant solar desalination’이라는 제목으로 게재됐다.(논문 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169257)