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   첨부파일 :  물부족기사1.jpg   작성자 : GCCSR   작성일자 : 2019-06-24   조회수 : 86  
제목   전세계는 물 부족에 시달리고 있다. 
 
 전세계는 물 부족에 시달리고 있다. 풍요로운 물을 향해 담수화 기술이 새로운 발전을 하고 있다. 아직은 해결해야 할 숙제가 있으나 담수화의 진행은 앞으로도 계속 될 것이다.
 
 JM KIM 기자
  입력 : 2019.06.19 11:38 트위터 페이스북 구글 네이버블로그
 
 남아프리카 공화국의 케이프 타운은 2018 년 초 위험에 처해 세계에서 처음으로 물이 부족한 주요 도시가 되었다. 봄 물을 수집하는 블록에 줄 지어 사람들. 버킷이나 그릇과 같은 콘센트에서 매진 되었다. 생수는 도시의 관광객이 많은 지역에서 배급되었다. 4 월 12 일은 물이 마를 것으로 예상되는 날인 "Day Zero"로 지정되었다. 시 당국은 폭동에 대비하여 군대와 경찰이 수자원에 배치 될 준비를 유지했다.
 
 이 지역의 강수량은 3 년 연속으로 낮아 가뭄을 촉발 시켰다. 관세청은 관세, 무거운 규제 및 새로운 수압 시스템을 포함한 물 관리를 강화하기 위해 시 공무원들이 엄청난 노력을 기울이면서 도시에 Day-zero Zero로 농경지를 리다이렉트하지 않았고, 그 후 곧 강수량이 정상으로 돌아 왔다. 도시는 안도의 한숨을 내 쉬었다. 위기를 피했다.
 
 그러나 이 공포는 케이프 타운뿐만 아니라 전 세계의 수압이 심한 도시들에 깨어나기도 했다. 멕시코 시티, 상파울루, 카이로 및 다른 많은 도시들은 물 부족에 직면하고 있다. 세계 인구가 증가하고 기후 변화로 인해 기온이 올라감에 따라 물이 더 희박해 진다.
 
 이 모든 도시에서 수백 마일 이내에 있는 수십억 갤런의 바닷물에서 소금을 가져가는 싸고 쉬운 방법만 있다면. 그대로 담수화는 비싸고 에너지 집약적이다. 탈염 된 해수가 물 부족 도시의 실행 가능한 선택 사항이 되는 시점까지 기술을 도입하는 것은 수십 년이 아니라도 수 년이 걸릴 것으로 예상되지만 전 세계의 과학자 팀이 점진적인 발전을 이루어 천천히 물이 풍부한 세계로 나아갈 것이다.
 
 담수화 기술
 
 가장 보편적인 담수화 방법은 열 증류 및 역 삼투이다. 둘 다 매우 간단하다: 열 증류에서, 순수한 증기가 소금과 다른 성분들로부터 분리 될 때까지 물이 가열된다. 역 삼투에서는 많은 양의 압력이 물을 필터로 밀어 소금과 분리시킨다.
 
 국제담수화협회 (International Desalination Association)에 따르면 150 개국에 20,516 개의 공장이 있으며, 3 억 명의 사람들에게 물 공급을 하고 있다.
 
 세계에서 가장 큰 기존 담수 설비는 열 증류와 역 삼투압을 모두 사용하는 사우디아라비아의 라스 알 카이 (Ras Al Khair)와 2015 년에 개장 한 세계에서 가장 크고 가장 저렴한 역 삼투 설비로 이스라엘의 소렉 (Sorek)이 찬사를 보냈다. 멀리 담수화 (온난한 기후 및 오션사이드 로케일)에 오면 세계에서 지배적인 지역; 서부 최대 규모의 공장은 샌디에고 근처에 위치하고 있으며 하루 5 천만 갤런의 담수를 생산한다.
 
 담수화가 훨씬 더 광범위한 물 공급원이 되지 못하게 하는 가장 큰 문제는 환경과 재정적 측면 모두에서 발생하는 비용이다. 열 증류 및 역 삼투는 모두 막대한 양의 에너지를 필요로 하며 (이전의 것은 후자보다 많음), 다른 담수 공급원과 비교해 여전히 비싸다.
 
 최근의 세 가지 개발이 도움이 될 수 있다.
 
 그라핀Graphene 기반 멤브레인은 더 나아졌다.
 
 단지 한 원자 두께에서, 육각형 격자에 배열 된 탄소 원자로 만들어진 물질인 그라핀은 그 강도와 전도성이 널리 과장되어 왔지만, 지금까지는 제조를 확장하는 것이 어렵다는 것이 증명되었다 그라핀Graphene은 물 여과에 대한 약속을 지키고 있지만 이 기술은 대규모 담수화에 사용하기에는 아직 멀었다.
 
 하지만 천천히 가까워지고 있다. 지난 주 미국, 중국, 일본의 국제 연구팀이 여과 목적으로 그라 핀 멤브레인을 보강하기 위한 연구를 사이언스지에 발표 했다.
 
 그라핀Graphene은 분자 시브 (molecular sieve) 역할을 하기 때문에 물에는 충분하지만 소금 분자에는 통과 할 수 없는 구멍이 있어서 현재 사용중인 고분자 기반 멤브레인 보다 더 투과성이 높기 때문에 필터에 유용 할 수 있다. 흐름이 빠르면 에너지가 적어 비용이 절감된다. 그러나 그라핀 기반 멤브레인은 깨지기 쉽고 특히 표면적이 증가함에 따라 손상되기 쉽다. 지금까지 효과적인 멤브레인은 마이크로 미터 스케일 치수로 제한되어 왔다.
 
 연구진은 그라핀 - 나노 메쉬 / 단일 벽 탄소 나노 튜브 하이브리드 막을 만들었다. 나노 튜브는 그라핀을 지지하고 구조적으로 무결성을 높이기 위한 현미경으로 작동한다. 결과는 벌집 모양의 센티미터 크기의 메쉬였고 여과 시스템에서 막으로 시험했을 때 염수의 염분 중 85-97 %를 거부했다.
 
 새로운 길: 용매 추출
 
 콜롬비아대학교Columbia University의 엔지니어링 부서 팀은 필터 또는 증류기에 의존하지 않는 "급격히 다른 담수화 기술"이라고 불리는 내용을 4 월에 환경 과학 및 기술 서한에 게재했다.
 
 TSSE (온도 스윙 용매 추출 temperature swing solvent extraction)라고 하는 이 방법은 다음과 같이 작동한다. 온도에 따라 물의 용해도가 달라지는 용매가 염수에 첨가되고 상온에서 용매는 물 분자 (그러나 염분은 포함되지 않음)에 흡착된다. 용매 (및 새로 흡수 된 물)는 그 다음 배출되어 가열된다. 열로 인해 용매는 물과 분리되어 소금물이 제거된다.
 
 기사본문 이미지
 
 "우리는 TSSE가 물 산업 분야에서 혁신적일 것이라고 생각한다. 고염분 소금물의 담수화를 위한 비용이 많이 드는 증류의 우세한 관행을 대체 할 수 있고 RO가 처리 할 수 없는 높은 염분을 처리 할 수 있다 "고 연구를 주도한 Ngai Yin Yip은 말했다. "이것은 물, 내륙 담수 농축액, 매립지 침출수 및 기타 중요성이 높은 다른 초목류의 처리에서 지속 가능성을 근본적으로 향상시킬 것이다. 우리는 이 염분에서 오염 문제를 제거하고 우리 지구에 더 깨끗하고 더 유용한 물을 만들 수 있다. "
 
 이 연구에서 이 방법은 바닷물뿐만 아니라 초 저염수라고 불리는 소금기가 있는 용액을 위해 최대 98.4 %의 소금을 제거하는 것으로 나타났다. 저자들은 TSSE가 역 삼투압으로서 약 2 배의 해수 염 농도를 처리 할 수 있다고 주장한다. 또한 열 증류보다 열이 훨씬 적기 때문에 TSSE는 산업 폐기물 열 또는 저 농도 태양열 집열기를 사용하여 규모를 축소 할 수 있다.
 
 태양을 이야기 하다.
 
 햇빛은 태양 에너지에 좋을 뿐만 아니라 담수화에도 도움이 된다. 실제로 미국 에너지 부는 작년에 태양열 담수화 연구에 2 천 1 백만 달러를 교부했다. 태양열 발전은 휴대용 및 오프 그리드 시스템을 포함한 소규모 담수화에 대한 약속을 지킨다.
 
 이번 주에 국립과학원회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표 된 한 연구에 따르면 나노 입자를 사용하여 광열적 활성 멤브레인에 햇빛을 집중시키는 것은 증류수의 흐름을 50 % 이상 증가 시켰다. 멤브레인의 작은 지점에 빛을 집중 시키면 열이 선형적으로 증가하지만 가열하면 증기압이 비선형으로 증가하여 더 적은 시간 내에보다 정화 된 증기가 멤브레인을 통과하게 된다.
 
 "태양 중심 시스템의 성능을 향상시키는 전형적인 방법은 태양 집광기를 추가하고 더 많은 빛을 가져 오는 것이다."라고 이 논문의 공동 저자인 Pratiksha Dongare는 말했다. "여기서 큰 차이점은 우리는 같은 양의 빛을 사용하고 있다는 것이다. 우리는 그 힘을 저렴하게 재분배하고 정수 된 물의 생산 속도를 극적으로 높일 수 있음을 보여주었다. "
 
 문제가 있는 솔루션
 
 약속에도 불구하고 (결국, 필요성), 담수화는 세계의 수질 문제에 있어 총알이 되지는 않을 것이다. 기술이 보다 에너지 효율이 높고 저렴 해지더라도 고려해야 할 환경적 영향은 여전히 남아 있다. 염분과 화학 물질의 농축 된 혼합인 담수화에서 나온 폐기물은 대개 바다로 되돌려져서 해양 생물에 부정적인 영향을 미치고 연안 해역의 독성을 증가시킬 수 있다.
 
 반대론자들은 담수화의 에너지 수요가 높은 탄소 배출을 일으킨다는 점도 지적 했으므로 청정 공기가 없는 가격으로 더 깨끗한 물을 얻고 있다.
 
 이러한 단점에도 불구하고, 담수화의 진행은 앞으로도 계속 될 것이다. 잘하면, 세계가 실제로 필요로 할 때쯤에, 그 인치는 마일에 합쳐질 것이다.
 
 
 이미지 출처: 게일 존슨 / Shutterstock.com
 
      
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