기계연, 하루 2ℓ 식수 생산 '휴대용 수분포집기' 상용화

공기에서 물을 추출하는 휴대용 수분 포집 시스템이 상용화 수준으로 개발돼 사업화를 앞뒀다.

한국기계연구원은 자연모사연구단(단장 임현의)과 바이오기계연구실(오선종 책임연구원 주도) 연구팀이 독자 개발한 ‘휴대용 수분 포집 시스템’을 이용한 3kg급 물 수확기를 상용화했다고 20일 밝혔다.

이 수확기는 24시간 내 성인 하루 물 섭취 권장량인 2ℓ의 물을 만들어 낸다. 물부족 국가에 유용하게 쓰일 것으로 기대됐다.

휴대용 수분 포집 시스템을 개발한 기계연 임현의 자연모사연구단장(왼쪽)과 오선종 책임연구원.(사진=기계연)

물 수확 성능과 먹는 물 안정성 검증 등 공인인증기관 인증을 받았다. 기술이전은 ㈜퓨어시스가 받았다. (주)퓨어시스는 이를 휴대용부터 대용량까지 다양한 제품군 사업화를 계획 중이다.

이 시스템은 ‘흡착→탈착→응축→살균’ 수분 포집 사이클을 원천기술로 기존 제습 시스템 대비 에너지 효율을 2배 이상 개선했다. 또한 수분이 응축되는 냉각핀을 순간 80℃까지 가열해 표면의 박테리아를 1분 내 살균한다. 또 자연 분해가 가능한 친환경 필터로 정수한다.

기존 열전소자 방식에 비해 수분 포집 능력도 2배 이상이다. 열전소자의 발열면을 흡습판으로 이용하기 때문에 흡습판의 흡착 모드에서 공기 중 수분을 모으고, 발열모드에서 수분을 응축판으로 전달하는 방식으로 수분 포집 효율을 높였다.

또한 발열면에서 발생하는 고온의 열 에너지가 수분 탈착 시 사용되어 발열면에 의해 발생하는 뜨거운 공기 배출을 줄였다.

연구팀은 수분 흡착 과정에서 열전소자에 전력 인가 없이 제습이 가능하도록 설계했다. 하나의 열전 모듈로 수분 흡착, 응축, 살균 모드를 실행할 수 있어 소비 전력 크기도 줄였다.

규조토와 생분해 고분자로 자연 분해가 가능한 친환경 필터를 만들어 중금속은 물론 나노 크기의 미세플라스틱까지 제거할 수 있는 정수 시스템도 구축했다.

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기계연 연구팀이 개발한 가방형, 탁상형, 가정용 물 수확기.(사진=기계연)

임현의 연구단장은 “물이 부족한 상황에서 식수를 확보할 수 있는 의미 있는 개발”이라고 말했다.

오선종 책임연구원은 “기존 응축시스템이나 흡습 시스템의 원리를 복합적으로 쓰는 하이브리드 시스템”이라며 “에너지 사용량을 최소화하고 친환경 재료를 활용하는 지속가능형 기술”이라고 밝혔다.

이번 연구는 환경부 한국환경산업기술원 생태모방 기반 환경오염관리 기술개발사업 ‘생태모방 휴대용 물 수확기 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.