에너지기술연구원, '염분차 발전' 국산기술 개발

한국에너지기술연구원, 

바닷물과 민물 농도 차이 이용 전기생산

2020년까지 20kW급 파일럿 플랜트와 핵심기술 개발

"전 세계 에너지 공급 좌우할 핵심 기술"

염분차발전 스택.[사진제공=에기연]

네덜란드의 염분차 발전 생산설비 전경 ⓒ 해양엔지니어링학회

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바다와 강이 만나 에너지를 만든다

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바닷물과 민물의 농도 차이를 이용해 전기를 만드는 국산 기술이 나왔다.  한국에너지기술연구원(원장 이기우, 에기연)은 바다가 가진 무한한 에너지를 이용하는 '킬로와트(kW)급 염분차 발전 핵심기술'을 순수 국내 기술로 개발했다.  염분차 발전 기술은 바닷물과 민물의 농도 차이를 이용해 전기를 생산하는 기술로 발전과정에서 온실가스가 전혀 배출되지 않는 친환경 에너지 기술이다. 전 세계를 기준으로 보면 염분차 발전의 총 에너지 잠재량은 무려 2.6TW(Terawatt)에 달한다. 이는 2600개의 원자력 발전소에서 연간 생산하는 전력과 맞먹는 양이다. 에기연 해양융복합연구실 정남조 박사팀은 대표적 염분차 발전 방식인 역전기투석 방식과 압력지연삼투 방식의 핵심 원천기술을 국내 최초로 확보하는데 성공했다. 역전기투석 방식은 스택(장비나 시설을 겹겹이 쌓는 것) 내의 이온교환막을 통해 바닷물과 민물 사이의 이온이 분리되고 이동할 때 발생하는 전위차를 이용해 전기를 만드는 방식이다. 연구팀은 역전기투석 방식의 500W급 염분차 발전 스택을 개발해 kW급 모듈로 제작하는 기술을 국내 최초로 개발했다. 더불어 이온교환 분리막의 성능을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다. 개발된 스택은 스택 내 압력으로 인한 에너지 손실을 최소화하면서 최대 용량까지 늘릴 수 있어 안정적 전기 생산이 가능하다. 발전을 할 때 스택 내의 압력에 의해 에너지가 크게 손실되는 기존 염분차 발전의 단점을 해결한 것이다.또 이온교환 분리막은 나노 크기의 기공에 이온교환 고분자를 채우는 세공충진 방식으로 제작됐다. 이를 통해 세계 최고로 꼽히는 네덜란드 제품 대비 전력밀도 성능이 10% 이상 높아졌다. 제조원가는 절반 이하로 낮아졌다.  기존 제품에 비해 4분의1정도의 얇은 두께(25μm)로 제작할 수 있어 염분차 발전 스택과 모듈의 소형화까지 동시에 이룰 수 있게 됐다.  압력지연삼투 방식은 물만 선택적으로 투과시킬 수 있는 삼투막을 바닷물과 민물 사이에 두고 농도 차에 의해 발생되는 삼투압으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식이다. 연구팀은 발전의 핵심 소재인 중공사 형태의 삼투막을 개발하고 이를 모듈화 할 수 있는 원천 기술도 세계 최초로 확보했다. 정남조 박사는 "염분차 발전은 앞으로 전 세계의 에너지 공급을 좌우할 핵심 기술"이라며 "이번 기술개발을 계기로 염분차 발전 기술 분야에 연구 역량을 집중해 우리나라가 선도적 역할을 할 수 있도록 노력하겠다"고 설명했다. 이기우 원장은 "2020년까지 20kW급 염분차 발전 파일럿 플랜트와 핵심 기술을 개발하고 그 동안 개발된 기술을 전기충전 인프라에 연결해 실증할 계획"이라고 말했다.  [아시아경제] 정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr

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