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미국 텍사스대학(The University of Texas at Austin)과 중국 남경사범대학(Nanjing Normal University)의 연구진은 공기 중의 수분을 흡수해서 깨끗한 물을 만들 수 있는 신소재를 개발했다. 이 기술은 다량의 물을 보유할 수 있는 슈퍼 스펀지(super sponge)를 활용하고, 이러한 스펀지는 하이드로겔, 겔-폴리머 하이브리드 재료로 구성되어 있다.인류가 직면하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나는 깨끗한 물이 부족하다는 것이다. 따라서 이 기술은 빈곤에 시달리는 지역, 개발도상국, 재난 상황, 수해 지역 등에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다.이번 연구진은 물 흡수성이 높고 가열 시에 물을 방출할 수 있는 새로운 하이드로겔을 만들었다. 이 하이드로겔은 습기가 높은 환경과 건조한 기후 조건 하에서 성공적으로 작동한다는 것이 입증되었다. 이것은 깨끗하고 안전한 식수 공급에 매우 중요하다.대기에는 약 5만 입방 킬로미터의 물이 존재한다. 이 새로운 시스템은 저렴한 비용의 소형 휴대용 여과 장치를 만드는데 적용될 수 있을 것이다.작동 방식은 간단하다. 하이드로겔을 외부에 놓아두기만 하면 물이 모이게 된다. 수집된 물은 햇빛에 노출될 때까지 하이드로겔 속에 존재한다. 햇빛 아래에서 약 5 분 후에 물이 방출되게 된다. 이 하이드로겔은 흡습성(수분 흡수)과 열 반응성 친수성(가열시 물을 방출하는 능력)을 동시에 가지고 있다.이 새로운 신소재는 대기 중의 수분을 수집하고 햇빛 아래에서 깨끗한 물을 생산할 수 있다. 이것은 냉장고와 유사한 원리로 작동한다. 대부분의 냉장고는 수증기 응축 과정을 통해 냉기를 유지한다. 이런 응축 과정 동안에 주변의 물을 흡수하게 된다. 그러나 일반적인 냉장고는 작업을 수행하는데 많은 에너지를 필요로 한다. 그러나 이번 방식은 단지 태양 에너지만을 필요로 하고, 평균 가구의 일일 물 수요를 소형 장비로 충족시킬 수 있다. 프로토타입 테스트를 거쳤을 때, 하이드로겔 1 킬로그램 당 최대 50 리터의 물을 생산할 수 있었다.이 새로운 기술은 기존의 태양열 집수 시스템 또는 다른 흡습 기술을 대체하는데 크게 기여할 것이다. 이 연구결과는 저널 Advanced Materials에 “Super Moisture-Absorbent Gels for All-Weather Atmospheric Water Harvesting” 라는 제목으로 게재되었다(https://doi.org/10.1002/adma.201806446). |
