물부족 해결: 공기 중에서 물을 추출한다.

미국의 여러 대학 연구원들의 협력을 통해 흡착 핀을 사용하여 공기에서 물을 수확하는 데 성공했다. 보도 자료에 따르면 이 접근 방식은 이전에 테스트된 물 수확 기술보다 더 효율적이며 건조하고 건조한 지역에서 물을 확보하는 데 도움이 될 수 있다.

지구가 따뜻해지고 기후 조건이 더욱 극심해짐에 따라 깨끗한 물에 대한 접근으로 인해 수백만 명의 사람들이 어려움을 겪을 것으로 예상된다. 전통적으로 우리의 물 공급은 지역 수역의 가용성에 따라 달라졌다. 그러나 기술의 발전으로 이제 공기 중에서 물을 추출하는 것이 가능해졌다.

추정에 따르면 지구 대기에는 수조 리터의 담수가 수증기 형태로 존재하고 있다. 이 수증기를 국부적으로 사용할 수 있도록 액체 형태로 변환하는 효율적인 방법만 찾으면 된다.

안개나 이슬이 흔한 지역에서는 날씨를 식히고 깨끗한 물을 얻는 것이 상대적으로 더 쉽다. 매사추세츠 공과대학, 테네시 녹스빌 대학, 조지아 공과대학의 연구원들은 비교적 건조한 지역을 위한 새로운 습도 수확기를 설계했다.

건조한 공기에서 습기를 수확

이 분야의 이전 연구에서는 상대적으로 건조한 지역에서 습도를 수확하려면 특수 재료가 필요하다는 것을 보여주었다.

온도 반응성 하이드로겔부터 금속-유기 프레임워크에 이르기까지 다양한 재료가 이러한 목적으로 사용되었다. 제올라이트라고도 알려진 결정질 알루미노실리케이트도 이 응용 분야에 사용될 수 있으며 습도가 낮은 경우에도 공기 중 수분을 잘 흡수한다.

물을 추출하는 방법도 상대적으로 간단하며 열만 가하면 된다. 미국에 기반을 둔 연구원들은 기술이 현실 세계에 배포되기 위해서는 설정이 작고 콤팩트해야 하며 이상적으로 부산물로 열을 생성하는 장치에 연결되어야 한다고 제안한다.

이슬이나 안개가 흔히 발생하는 공기에서 수증기를 추출하는 것이 더 쉽다. 문제는 물이 부족한 건조한 지역에 있다. 이미지 출처: Mercedes Rancaño Otero/iStock

뛰어난 물 수확을 위한 핀 디자인

소형 물 수확기를 설계하기 위해 연구원들은 물 흡착을 위한 새로운 핀 디자인을 사용했다. 연구팀은 제올라이트 소재로 코팅된 구리 폼 사이에 얇은 구리 시트를 끼워 이러한 핀 구조를 만들었다.

그들의 기술을 시연하기 위해 팀은 2mm 이하의 간격으로 서로 옆에 배치된 10개의 작은 핀을 갖춘 수확기 장치를 만들었다. 이 장치는 기본 구리판 위에 놓고 사막의 공기와 유사한 상대 습도가 10%인 환경에서 테스트되었다.

연구팀은 지느러미가 한 시간 내에 물로 포화된다는 사실을 발견했다. 그들은 온도를 화씨 363도(섭씨 183도)까지 올려 물을 수확할 수 있었다.

연구원들은 이러한 24회의 수집-방출 주기를 추정하여 이 장치가 상대 습도가 30%인 환경에서 사용될 때 하루에 최대 1.3리터의 물을 수집할 수 있다는 사실을 발견했다. 이는 유사하게 제작된 장치에서 수확할 수 있는 물보다 최대 5배 더 많은 양이라고 보도 자료는 밝혔다.

연구원들은 담수 수확을 위한 비용 효율적인 솔루션을 개발하기 위해 이 장치를 폐열을 생산하는 건물이나 차량과 같은 기존 인프라에 통합할 것을 제안했다. 이러한 시스템은 물 수확 속도를 높일 수 있기 때문에 건조한 지역에서 매우 유용할 것이다.

연구 결과는 ACS Energy Letters 저널에 게재되었다.