KIST 연구진, 공정 효율 높이고 분리막 수명 연장

KIST 정성필 박사팀의 김혜원 연구원이 해수에 마그네슘을 투입해 분리막 오염을 제어하고 있다. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 바닷물에서 염분과 물에 녹아 있는 분순물을 제거해 식수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻는 해수담수화 기술에 사용되는 분리막의 오염을 막는 방법을 찾아냈다.

한국과학기술연구원(KIST)은 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀이 해수담수화 기술에서 분리막이 오염되거나 젖지 않도록 하는 마그네슘 투입 전처리 공정을 개발했다고 7일 밝혔다.

정성필 박사팀은 바닷물에 마그네슘을 투입하는 전처리 공정을 최초로 제안했다. 마그네슘은 바닷물 속 탄산 및 황산이온과 결합하려는 성질이 있다. 이를 통해 탄산칼슘 및 황산칼슘의 형성을 막아 분리막 오염이 지연됐다. 또 투입되는 염화마그네슘이 무기물질이기 때문에 짠기가 걸리지지 않는 막젖음 현상도 막을 수 있었다.

정성필 박사는 "분리막의 안정성이 확보돼 담수화 효율이 높아지고 분리막의 수명이 연장될 수 있을 것"이라고 전망했다. 또 "무기물 기반의 친환경 전처리가 막 증발 공정 뿐 아니라 다양한 해수담수화 공정에서 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

KIST 연구진은 막증류 공정을 모니터링해 탄산칼슘과 황산칼슘 결정이 분리막 표면에 형성되는 것이 막오염의 주 원인임을 알아냈다. 또 탄산칼슘은 운전 초기부터 형성돼 분리막의 부분 막젖음을 유발하고, 황산칼슘의 형성은 오염 물질이 붙어 막히는 현상을 발생시켜 운전 중단을 일으키는 것을 밝혀냈다.

이번 연구는 환경부 플랜트연구사업과 과학기술정보통신부 지원 하에 KIST 주요사업으로 진행됐으며, 연구결과는 '워터 리서치' 최신호에 게재됐다.

한편, 해수담수화 공정에서 칼슘계 결정에 의한 막오염을 방지하기 위해 스케일방지제가 대표적으로 적용돼 왔으며, 막증류 공정의 전처리 공정으로써 물 속 칼슘이나 마그네슘을 제거하는 화학적 연수화 기술이 적용된 사례도 보고되고 있다. 하지만, 스케일방지제를 사용할 경우 유기물인 스케일방지제가 담수화 공정에 들어오는 물의 표면장력을 낮춰 막젖음 발생 가능성을 증가시킨다는 보고가 있다. 또한, 화학적 연수화 기술을 적용할 경우, 연수화 과정에서 형성된 결정들을 제거하기 위한 대규모 침전 공정이 추가로 필요한 어려움이 있다.


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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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