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'전량수입' 마그네슘…해수담수화 폐수에서 뽑아낸다

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  • 한고은 기자
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  • 2021.07.06 13:00
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해수담수화 농축수 자원화 및 CO2 동시 처리 기술 모식도. /자료=한국지질자원연구원
해수담수화 농축수 자원화 및 CO2 동시 처리 기술 모식도. /자료=한국지질자원연구원
전량 수입에 의존하고 있는 마그네슘을 해수담수화 농축폐수에서 뽑아내는 기술이 세계 최초로 개발됐다.

한국지질자원연구원은 6일 방준환 박사 연구팀이 해수담수화 과정에서 발생하는 농축폐수(농축수)에서 이산화탄소와 반응을 통해 마그네슘을 추출하고 탄소 배출량을 획기적으로 감축하는 기술을 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 마그네슘은 산업분야 핵심소재 중 하나로 전량 수입에 의존하고 있는 소재다.

해수담수화는 바닷물에서 염분을 포함한 용해물질을 제거해 음용수, 생활용수, 공업용수 등으로 만드는 기술이다. 우리나라의 해수담수화 농축수 발생량은 하루 7만5000톤으로 추정된다.

해수담수화 과정에서 제거된 소금성분은 모두 농축수로 모이는데 기존 해수보다 소금함유량이 2배 정도 많아 별도 처리 없이 바다로 배출되는 경우 면역력이 약한 치어를 탈수상태로 만들기도 한다.

농도분석 결과 계산시 농축수 1L에서 마그네슘 41.86g이 추출. (농축수에 가성소다, CO2를 첨가하여 마그네슘을 90% 회수했을 경우). /사진=한국지질자원연구원
농도분석 결과 계산시 농축수 1L에서 마그네슘 41.86g이 추출. (농축수에 가성소다, CO2를 첨가하여 마그네슘을 90% 회수했을 경우). /사진=한국지질자원연구원

연구팀은 농축수에 알칼리물질(가성소다)과 이산화탄소를 첨가하면 이산화탄소가 농축수에 들어있는 칼슘, 마그네슘과 반응하면서 고체의 탄산염광물로 전환되는 원리를 이용했다.

연구팀은 이를 통해 농축수에 포함된 마그네슘의 90~99%를 회수했다. 농축수에서 마그네슘을 90% 회수한 경우 농축수 1리터에서 마그네슘 41.86g을 추출할 수 있었다. 농축수에 첨가한 이산화탄소는 칼슘, 마그네슘과 반응 과정에서 97% 이상이 탄산염광물로 전환됐다.

일반적으로 광석에서 마그네슘을 추출하는 경우 장비사용이나 운반, 제련 등 과정에서 많은 연료와 전기를 소비하면서 이산화탄소를 배출하게 된다. 반면 농축수에서 마그네슘을 추출하는 경우 가성소다와 이산화탄소만 주입하면 되고, 이산화탄소는 대부분 자원화된다.

연구팀은 마그네슘 추출 후 남은 농축수에 전기화학반응을 시도한 결과 또 다른 산업원료인 가성소다, 수소, 염소가 생성됨을 확인했다. 바다로 버려지는 농축수에서 다양한 산업원료를 뽑아내는 것은 물론 농축수의 염분농도를 조절해 해양생태계 보전에 기여하는 기술로 주목된다.

연구책임자인 방준환 박사는 "이번에 개발한 기술은 해수담수화 현장에서 나오는 농축수와 이산화탄소 발생이라는 현안을 동시에 해결해준다"며 "지속적인 연구와 협업을 통해 기술 상용화는 물론 친환경 에너지 자원개발로의 연구영역 확장을 위해 최선을 다할 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 온실가스 감축 분야의 권위지인 'Journal of CO2 Utilization'에 게재됐다.



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