태양열 복합열원 다중효용 해수담수기/사진=기계硏

국내 연구진이 섬·산간 오지나 저개발 국가 같이 상수도 인프라가 없는 곳에서 태양열, 폐열 등을 이용해 손쉽게 담수를 생산할 수 있는 적정기술을 개발했다.

한국기계연구원은 에너지플랜트안전연구실 박창대 박사 연구팀이 태양열 집열기, 축열조가 필요 없는 상압 운전 방식의 '태양열 복합열원 다중효용 해수담수기'를 개발했다고 26일 밝혔다.

이 담수기는 태양열로 해수를 증발시키고, 증발된 증기의 응축 잠열(수증기 액화 과정에서 방출되는 열에너지)을 다시 이용하는 다중효용 방식의 담수 기술이 특징이다. 또 태양열 이외 발전 후 버려지는 폐열을 이용해 효율성을 높였다.

박창대 박사/사진=기계硏

기존 태양열 해수담수기는 태양열 집열기에서 모아진 열을 축열조에 저장한 후, 열교환을 통해 해수를 증발시켜 응축시키는 간접 가열 방식이었다. 이 경우 집열기 설치에 많은 부지 면적과 비용이 들며, 유지 보수가 어려워 섬이나 저개발 지역에 적용하는 데 한계가 있었다.

기계연이 개발한 기술은 담수생산능력이 하루 18㎏/㎡로 설치가 간편하고, 유지 보수부담이 없어 섬이나 해안지역, 저개발 국가 등에서 사용하기 적합하다. 또 태양열뿐만 아니라 소형발전기의 배기가스 폐열 같은 열원으로도 복합 운전할 수 있다.

연구팀은 태양열과 5㎾급 발전기의 배기가스 폐열을 같이 이용할 경우, 담수생산은 하루 50kg/m2까지가능하며 발전기가 이미 설치돼 있는 곳에 사용하면 더욱 효과적이라고 설명했다.

아울러 태양열이나 폐열 각각 단독 열원으로도 운전이 가능해 유연한 시스템으로 구성할 수 있다.

하루 1만톤 이하의 중소형 담수플랜트 시장은 전체 담수플랜트 시장의 약 40%를 차지하며 2009년 기준 약 11.6조원의 시장을 형성하고 있다. 하지만 국내외 담수화 기술은 화석연료나 전기에너지를 사용하는 대용량 담수플랜트 위주로 발전돼 왔다.

증발법, 막여과법 등 기존 대용량 담수플랜트 설비는 초기 구축비용과 유지관리비가 많이 들고, 물의 수송비용 발생, 에너지 과다 소비, 환경오염 등의 한계를 가져, 도서지역, 오지, 저개발 국가 등과 같은 전력·상수도 기반이 없는 지역에는 적용하기 어렵다.

박 박사는 "이번 태양열 해수담수기는 1일 5톤 미만의 소용량 설비로 구성할 때 다른 방식들보다 경제적이며, 이 기술을 통해 분산형 소용량 해수담수 시장을 창출하고 선점할 수 있을 것"으로 전망했다.