한양대 송태섭 교수, '염분차 발전기술' 상용화 연구 발표

팽창흑연 사용해 20% 이상 더 많은 전기 생산

'흐름전극 주요 인자에 대한 가이드라인' 제시

[서울=뉴시스] 송태섭 교수가 염분차 발전기술의 상용화 기반 조성했다고 한양대가 26일 밝혔다(사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]김광주 인턴 기자 = 바닷물과 민물의 염분 차이를 이용해 에너지를 생산하는 '염분차 발전기술'은 차세대 신재생 에너지원으로 평가되지만 효율이 낮거나 상용화가 어렵다는 단점을 가지고 있다.

그런데 최근 한양대학교 에너지공학과 송태섭 교수의 연구팀이 염분차 발전기술의 하나인 '흐름전극 기반 축전식 혼합 염분차 발전 기술'의 메커니즘을 밝혀내 상용화를 위한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

염분차 발전기술은 이온의 이동을 이용하는 '역전기투석 방식' 내지 삼투압을 이용하는 '압력지연삼투법' 등의 방식을 이용한다. 하지만 환경오염을 유발한다는 단점이 있어 이온의 흡착과 탈착을 이용하는 '축전식 혼합 방식'에 대한 연구가 주로 이뤄지고 있다.

축전식 혼합 방식은 친환경적이고 유지 및 보수가 저렴하다는 장점이 있지만 출력밀도가 일정하지 않기 때문에 그간 상용화에 어려움이 있었다.

이에 탄소기반 현탁액을 흐름전극으로 사용하는 '흐름전극 기반 축전식혼합 염분차 발전' 방식이 등장했지만 비표면적이 클 경우 전기전도도가 낮고 흐름전극의 점도를 증가시켜 발전효율을 저하시킨다는 문제점이 있다.

이에 연구팀은 발전효율을 높이기 위해 탄소소재와 흐름전극의 인자에 대한 규명이 필요하다고 판단했다. 구체적으로 '흐름전극 기반 축전식혼합 염분차 발전' 방식에서는 탄소소재의 비표면적이 발전성능의 주요 인자가 아니라는 것을 증명했다. 뿐만 아니라 탄소소재가 갖는 전기전도도가 크고 흐름전극 안에서 유사고체 거동을 보일 때 해수 내 이온의 흡착량이 오르고 전하를 띈 입자들의 전기적 흐름이 활성화되는 것을 밝혀냈다.

또 비표면적이 활성탄 대비 100배 이상 작은 팽창흑연을 흐름전극 소재로 적용했을 때 활성탄을 흐름전극 소재로 적용했을 때보다 일정하게 더 높은 전력을 생산할 수 있음을 규명했다.

이번 연구는 흐름전극 기반 축전식혼합 염분차 발전에서 최초로 활성탄 이외의 탄소소재로 팽창흑연을 사용해 발전 효율에 대한 원인을 규명하고 소재 및 전극 특성과 발전효율의 인과관계를 분석했다는 점에서 의의가 있다고 한양대는 밝혔다.

이에 따라, 향후 환경 공학자 및 전기화학 공학자들이 흐름전극 염분차 발전 기술의 상용화를 위해 필요한 '흐름전극 소재'와 '흐름전극 자체의 주요 인자에 대한 가이드라인'을 제시했다는 평가를 받는다고 한양대는 전했다.


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