현재 전 세계에서 수백 만 명이 마실 물이 없어 고생하고 있다. 기후 변화로 물부족은 갈수록 심각해질 것으로 전망된다. UN은 2025년이 되면 전세계의 14%가 물부족에 시달릴 것으로 예상하고 있다.
물 부족 위기에 처한 부유한 국가들이 담수화 설비에 대한 투자를 확대하고 있다. 현재 상용화된 담수화 설비는 고분자로 이뤄진 역삼투 멤브레인(얇은 막)으로 만든다. 하지만 막이 오염되기 쉽고 물의 통과 속도가 떨어진다는 것이 단점이다. 나노미터 보다 작은 구멍을 가진 그래핀을 사용하면 이 같은 문제를 해결할 수 있다. 그래핀이 고분자 기반의 역삼투막보다 100~1,000배의 투수성을 갖는 것을 활용하면 된다.
영국 맨체스터대학의 연구진이 그래핀을 활용해 해수를 담수로 바꾸는 기술을 개발했다고 4일 BBC가 보도했다. 산화 그래핀으로 만든 이 멤부레인 필터는 탄소 원자 한 층 두께로 물분자는 통과시키지만 이보다 큰 분자는 통과시키지 않는다. 이번에 개발한 기술은 더러운 물을 깨끗한 물로 바꿀 수도 있다.
종전 멤브레인이 물을 머금어 조금 부풀어 올랐을 때 작은 소금 알갱이가 통과하는 문제를 해결했다. 구멍 크기를 정확하게 조절하자 더 이상 소금이 통과하지 못했다.
소금이 물에 녹으면 물 분자가 소금 원자를 둘러싸게 된다. 이로 인해 산화 그래핀 멤브레인에 있는 모세혈관이 소금이 물을 따라 흘러가는 것을 막게 된다. 하지만 물 분자는 멤브레인을 빠른 속도로 통과한다. 매일 많은 양의 물을 걸러야 하는 공장에서는 유용하게 쓸 수 있다.
맨체스터 대학의 라울 네어 교수는 “원자 만한 크기의 균일한 구멍을 지닌 멤브레인을 설계하는데 성공해 담수화 기술의 효율을 높일 수 있는 중요한 계기를 마련했다”라고 말했다. 이번 연구 소식은 네이처 자매지인 ‘나노테크놀로지’에 최근호에 실렸다. /문병도기자 do@sedaily.com
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