[위즈뉴스] '해수담수화 기술, 염생식물 맹그로브 뿌리서 찾았다'
미래창조과학부는 포스텍 이상준 교수팀이 바다 염생식물 식물인 맹그로브 뿌리의 생체 메커니즘을 모방해 별도의 후처리 공정이 필요 없는 생체모방형 해수담수화 기술을 개발했다”고 18일 밝혔다.
생체모방은 자연에서 영감을 얻어 공학적인 문제의 해결책을 찾는 과학 방법론 중의 하나다.
이상준 교수팀이 주도한 이번 연구에서, 염분이 많은 해안지역에서 자라는 대표적인 염생식물인 맹그로브 뿌리를 생체모방하여 실험한 결과, 기존의 해수담수화 기술과 유사한 물 정화 성능(96.5%의 염분 제거)을 보였으며, 제작과정도 보다 간단하고 작은 규모의 설비로 구동이 가능하여 오지와 같은 작은 마을에서도 활용이 가능한 것으로 전해졌다.
맹그로브(mangrove)는 대표적인 염생식물로서 맹그로브의 뿌리는 나트륨이온을 필터링할 수 있는 기능을 가지고 있어 해수 소금기의 약 90%를 걸러내는 것으로 알려져 왔다.
연구팀은 인공적으로 제작한 PET 멤브레인에 양전하를 갖는 물질(PAH : poly-(allylamine hydrochloride)과 음전하를 갖는 물질(PAH : poly-(allylamine hydrochloride)을 층층(layer-by-layer) 적층(deposition) 방식으로 여러 층으로 씌워서 맹그로브 뿌리와 유사한 정전기적 특성을 갖는 생체모방형 담수화 멤브레인을 제작했다.
이와 같은 방법으로 제작된 생체모방형 멤브레인을 이용하여 100밀리몰(mM)의 염화나트륨(NaCl) 수용액을 필터링한 결과, 약 96.5%의 염분이 걸러졌으며, 이 멤브레인을 이용하여 필터링 횟수를 늘리면 실제 바닷물(약 310mM)도 토출 유량 2.3리터(단위면적, 단위시간당, m2h)로 담수화 시킬 수 있음을 확인된 것으로 전해졌다. 여기서 토출 유량은 막을 통과하여 나오는 유체의 양을 말한다.
이상준 교수는 이번 연구결과에 대해 “이번 연구성과는 맹그로브 뿌리의 물 정화 매커니즘을 생체모방한 새로운 멤브레인 기술을 도출하여 해수를 담수로 바꾸는 기술을 개발한 것”이라며 “이 기술은 저렴한 비용으로, 효율적이고, 안정적으로 해수를 담수화할 수 있다”고 말했다.
또, “향후 해수 담수화를 통해 생활용수, 농업용수, 식수를 바닷물로부터 보다 효과적으로 얻을 수 있을 것으로 기대된다“고 연구의 의의를 설명했다.
한편, 포항공대 이상준 교수 연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 이번 연구 논문은 SCI급 국제학술지 ACS Nano의 2016년 12월 27일자에 게재됐다.
