물 파산에 대응하지 않으면, 지구의 수자원은 점점 부족해져 피해를 보는 사람들이 늘어날 거예요. 전 세계 과학자들은 깨끗한 물을 만들 방법을 연구하고 있습니다. 어떤 기술들이 있을까요?

해수 담수화의 원리

▲UNIST, 셔터스톡

➊ 바닷물을 모은다.

➋ 바닷물을 증발시켜 수증기, 염분을 분리한다.

➌ 수증기를 응축하면, 담수 완성!

대기와 바다에서 물을 얻다

지구에 있는 물의 약 97.5%는 바닷물이며, 담수는 약 2.5%에 불과해요. 그래서 과학자들은 바닷물을 담수로 바꾸는 ‘해수 담수화’ 기술을 연구하고 있습니다.

바닷물에는 염분이 들어 있어 짠맛이 나요. 바닷물을 담수로 바꾸려면 염분을 제거해야 합니다. 염분을 없애는 대표적인 방법은 증발법이에요. 바닷물을 끓여 수증기로 바꾼 뒤, 온도와 압력을 낮춰 다시 물로 응축하는 방식이지요. 그런데 이 방식은 바닷물을 끓여야 해서 많은 양의 전력이 필요하다는 단점이 있어요.

이 문제를 해결하기 위해 지난해 12월 울산과학기술원 연구팀은 태양광만으로 바닷물을 증발시키는 장치를 개발했습니다. 연구팀은 망간, 구리, 크롬을 섞어 태양광을 잘 흡수하는 소재를 만든 뒤, 이를 해수 담수화 장치 표면에 코팅했어요. 그 결과, 태양광 패널 1m^2당 한 시간에 약 4.1L의 물을 만들어냈습니다. 울산과학기술원 에너지화학공학과 장지현 교수는 “전기를 공급하는 시설을 설치하지 않아도 돼, 열악한 환경에서도 쓸 수 있을 것”이라고 기대했습니다.

공기 중 수분을 모아 물을 만드는 ‘대기 수분 포집’ 기술도 주목받고 있어요. 대기에는 약 13조 L의 수증기가 있을 걸로 추정돼요. 이를 모아 액체로 바꾸면, 물을 얻을 수 있지요. 지난해 노벨화학상을 받은 오마르 야기 교수는 ‘금속 유기 골격체(MOF)’를 활용한 방안을 제시했습니다. MOF는 스펀지처럼 표면에 매우 작은 구멍이 난 물질이에요. 낮은 온도에서 구멍 속에 수분을 머금었다가, 온도가 올라가면 이를 내보내는 특성이 있습니다. 지난 4월 14일, 고려대학교를 찾은 오마르 야기 교수는 강연에서 “MOF는 건조한 사막 등에서 수분을 모아 깨끗한 물을 만들 수 있다”고 설명했어요.

과학 기술의 발전과 함께, 일상에서 물 사용을 줄이는 노력도 필요해요. UN 물·환경·보건연구소 카베 마다니 소장은 “샤워 시간을 줄이는 등 개인의 작은 실천이 모이면 큰 변화를 만들 수 있다”고 강조했어요. 이어 “미래 지구에서 살아갈 어린이들이 물 문제에 관심을 두고, 문제 해결을 요구하는 목소리를 내는 것이 중요하다”고 전했습니다.

MOF의 원리

▲Johan Jarnestad/The Royal Swedisg Academy of Sciences, Atoco, GIB

➊ 공기 중에 수증기가 떠다닌다.

➋ MOF가 공기 중 수증기만 골라 빨아들인다.

➌ 온도가 올라가면 수증기를 방출한다.

➍ 수증기를 응축시켜 담수를 얻는다.

요금을 줄이는 수학적 원리