▲ 태양열 및 폐열 복합 다중효용 해수담수기 개념도(左)와 실제 적용한 모습.

섬이나 오지, 저개발 국 등 상수도 인프라가 없는 곳에서 태양열, 폐열 등을 이용해 손쉽게 담수를 생산하기 적합한 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원(원장 임용택)은 에너지플랜트안전연구실 박창대 박사팀이 태양열 집열기, 축열조가 필요 없는 상압 운전 방식의 태양열 복합열원 다중효용 해수담수기를 개발했다고 26일 밝혔다.

개발된 담수기는 먼저 태양열로 해수를 증발시키고, 증발된 증기가 액화되는 과정에서 방출하는 열에너지인 응축 잠열을 다시 이용하는 다중효용 방식의 담수 기술이 특징이다. 또한 태양열 이외에 발전 후 버려지는 폐열도 이용할 수 있도록 효율을 높였다.

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.

연구팀이 이번에 개발한 기술은 담수생산능력이 하루 18㎏/㎡로, 설치가 간편하고 유지 보수의 부담이 없어 섬이나 해안지역, 저개발 국가 등에서 사용 가능하다.

더불어 태양열뿐만 아니라 소형발전기의 배기가스 폐열 같은 열원으로도 운전할 수 있다. 태양열과 5㎾급 발전기의 배기가스 폐열을 같이 이용할 경우, 담수생산은 하루 50kg/㎡까지 증가한다. 발전기가 이미 설치돼 있는 곳에 사용하면 더욱 효과적이고 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 11조6,000억원의 시장을 형성하고 있지만, 국내외 담수화 기술은 화석연료나 전기에너지를 사용하는 대용량 담수플랜트 위주로 발전돼 왔다. 기존 대용량 담수플랜트 설비(증발법, 막여과법 등)는 초기 구축비용과 유지관리비가 많이 들고, 물 수송비용 발생, 에너지 과다 소비, 환경오염 등의 한계를 가져 도서지역, 오지, 저개발 국가 등과 같은 전력·상수도 기반이 없는 지역에는 적용하기 어려웠다.

박창대 연구책임 박사는 “본 태양열 해수담수기는 하루 5톤 미만의 소용량 설비로 구성할 때 다른 방식들보다 경제적이며, 이 기술을 통해 분산형 소용량 해수담수 시장을 창출하고 선점할 것으로 예상한다”고 밝혔다.

한편, 이 기술은 '프로세이브' 社에 기술이전을 앞두고 있으며, 현재 해외특허 1건을 포함, 특허 11건 출원 및 5건이 등록됐다.