한국기계연구원, 집열기 없는 태양열 해수담수화 장치 개발
태양열 집열기 및 축열조가 필요없이 태양에너지를 사용하여 해수나 오염수를 담수화하는 기술이 개발됐다. 한국기계연구원(원장 최태인) 에너지플랜트안전연구실 박창대 선임연구원 팀은 기존의 태양열 해수담수기의 필수 요소였던 태양열 집열기, 축열조, 진공장치 및 기밀 구조가 필요없는 상압 방식 태양열 해수담수기 제조 원천기술을 개발했다고 밝혔다.
기존의 태양열 해수담수기는 태양열 집열기에서 모아진 열을 축열조에 저장한 후 열 교환을 통하여 해수를 증발하여 응축시키는 원리였다. 이 경우 열 교환을 통한 열 손실 및 효용단수의 한계 등으로 인하여 담수 생산 성능이 10kg/m2 이하에 그쳤다. 새로 개발된 담수기는 이같은 한계를 극복하여 담수생산 성능이 15kg/m2 이상으로 높아졌다.
또한 기존의 태양열 해수담수기는 집열기, 축열조, 진공장치와 기밀 구조 등으로 인하여 제작비용이 비싸고 유지 보수가 어려운 한계가 있어 실질적인 상용화가 어려웠다. 새로 개발된 담수기는 처음 공급한 열을 증발에 사용하고 증발된 증기의 응축 잠열을 다시 증발에 여러 번 이용하는 다중효용 방식의 담수기술이 쓰였다. 또한 태양열 해수담수기술 중 가장 신뢰성이 높고 유지보수성이 우수한 태양 증류기(Solar Still)를 하이브리드화하는 기술을 적용했다. 이에 따라 유지 인력이나 정비기술이 필요 없어 상용화에 큰 도움이 될 전망이다.
개발된 기술은 태양열뿐만 아니라 소형 발전기의 배기가스 폐열 등과 같은 저급 열원으로도 복합 운전할 수 있다. 태양열과 5kW급 발전기의 배기가스 폐열을 같이 이용할 경우 담수생산 능력은 40kg/m2까지 크게 상승할 수 있다. 물론 태양열이나 폐열 각각 단독 열원으로 운전이 가능하므로 유연한 시스템으로 구성할 수 있는 것도 장점이다.
이번 기술 개발로 전력과 상수도 인프라가 없는 지역에도 담수 설비를 적용할 수 있게 됐다. 기존 대용량 담수설비(증발법 및 막여과법)는 초기 구축비용과 유지관리비, 물의 수송 비용 등이 많이 들고 과다한 에너지 소비와 환경오염 등의 한계로 소용량화 하기 어려웠다. 또한 도서지역, 오지, 저개발 국가 등과 같은 전력과 상수도 인프라가 없는 지역에는 적용할 수 없는 한계가 있었다.
