▲ 출처=freepik

 

 

지난 3월 해양수산부는 동해 바다에서 새로운 해양생물자원 100종을 포함한 총 950종의 해양자원을 확보했다고 발표했다. 오메가3의 성분이 담긴 ‘오돈텔라 아우리타(Odontella aurita)’부터 향후 생리학적 연구나 산업적으로 활용 가능한 자원인 ‘버클리야 루틸란스(Berkeleya rutilans)’ 등 다수 확보되었다. 또한 해양에는 지구 전체의 30%에 해당하는 석유와 25%에 해당하는 천연가스 등 다양한 대체에너지가 매장되어 있는 에너지 보고(寶庫)이다.

 

기후변화에 따른 물 부족 국가 증가... 해수담수화 기술 현황은

 

지구의 물은 바닷물이 97%다. 담수는 고작 3%에 불과하다. 바닷물은 98%가 염분을 담고 있어 식수와 생활용수로 사용하기 불가능하다. 해수담수화 기술이 이 불가능을 가능하게 만들어 준다. 해수담수화는 바닷물로부터 용해물질을 제거하여 식수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 기술이다. 바닷물을 담수로 바꾸는 해수담수화 기술은 물 부족 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술이다.

 

해수담수화 기술은 1593년 데이비드 호킨스가 신대륙 항해 중 바닷물을 증발시킨 수증기를 식수로 사용한 것이 시초로 알려져 있다. 이후 사탕수수를 증발시켜 설탕을 얻는 방법으로 응용됐고, 제2차 세계대전 당시 사막에서 군인들에게 물을 공급하는 장치로 연구 개발됐다.

 

▲ 해수담수화 장치(출처=윈텔립스,10-2076202 B1)

 

그림과 같이 해수담수화 기술은 해수 전처리 효율을 향상시켜 담수화에 필요한 삼투모듈의 손상을 줄이고 전처리 속도도 높이는 기술로 발전했다.

 

현대건설은 해수담수화 기술에 하이브리드 기술을 접목했다. 일반적으로 해수담수화는 열원을 이용하여 해수를 가열하고 발생한 증기를 응축시켜 담수를 얻는 ‘증발법’과 삼투현상을 역으로 이용하여 해수를 반투막으로 통과시켜 담수를 생산하는 ‘역삼투압법’이 대표적이다. 하지만 역삼투압 공정 시 많은 전력을 소모하는 고압펌프를 사용하여 에너지 소비가 크다는 단점이 있었다. 현대건설의 하이브리드 해수담수화 기술은 정삼투압 공정과 탄소나노튜브를 이용한 역삼투압 공정을 통한 담수화로 이러한 단점을 보완했다.

 

▲ 하이브리드 해수담수화 장치 및 방법(출처=윈텔립스,10-1998961 B1)

 

미세조류, 이산화탄소 저감은 물론 건강기능식 원료로 부각

 

미세조류는 식물성 플랑크톤으로 단백질, 지질, 탄수화물, 비타민 등 다양한 성분으로 광합성 미생물을 총칭하는 것으로 1톤의 미세조류 배양을 통해 약 2톤의 이산화탄소 고정이 가능할 정도로 이산화탄소 감축 잠재력이 높다. 이산화탄소를 탄소원으로 이용하는 미세조류는 이산화탄소를 활용해 직접 생분해성 플라스틱 같은 고분자, 바이오디젤 같은 바이오 연료, 의약품 등을 생산하는 데 이용될 수 있어 주목받고 있다.

 

특히 오메가3와 루테인, 항산화 기능이 탁월해 최근 미세조류를 이용한 건강기능식품 개발도 활발하다.

 

지질 및 오메가3 함량 증진을 위한 미세조류 배양 방법 기술은 미세조류에서 오메가3 지방산 함량을 증진시키는 기술로, 미세조류의 배양기에 세포막 유동성 증가를 유도하는 칼슘이온을 첨가하여 단기간에 세포 내 지질 및 오메가3의 함량을 증가시키는 기술이다.

 

▲ 지질 및 오메가-3 함량 증진을 위한 미세조류 배양 방법(출처=윈텔립스,10-2021-0093073)

 

또한, 이 배양기에 첨가된 칼슘이온에 의해 추가의 이온 주입 없이도 바이오매스를 활용할 수 있는 추가적 장점도 있다. 미세조류는 루테인과 제아잔틴 등 시력에 좋은 물질도 다량 함유하고 있어 이를 추출하기 위한 연구도 활발하다. 이 기술은 미세조류로부터 루테인과 제아잔틴을 추출하기 위한 기술로 기존의 추출방법보다 시간을 단축시킬 수 있고 추출 장치의 고도화로 추출비용의 절감효과도 기대할 수 있다.

 

▲ 미세조류로부터 기능성 오일을 추출하는 방법 및 기능성 오일을 포함하는 유화액(출처=윈텔립스,10-2445369)

 

자연의 재생에너지를 활용한 ‘해양그린수소’

 

밀물과 썰물을 이용하는 조력에너지, 조류의 흐름을 이용한 조류에너지, 파도를 이용하는 파력 에너지까지. 기존의 해양에너지는 이미 기술개발을 통해 대체에너지로서의 역할을 하고 있다. 최근 해양에너지 중 주목받는 에너지는 해양그린수소로 바다에서 얻은 재생에너지를 이용하여 그린수소가 만들어진다. 해상풍력, 파력 등 바다의 재생에너지원으로 그린수소를 만들어 육지에 공급하거나 수소선박 및 수소 항만의 연료로 활용할 수 있다.

 

▲ 출처=freepik

 

한국해양과학기술원은 해양그린수소의 생산부터 저장, 이송까지 가능한 플랫폼 개발에 몰두하고 있다. 기존에는 바다에서 수소를 생산하기 위해서는 연안에서의 소규모 해상 풍력발전기나 수심이 얕은 천해 해역에 고정된 구조물로 생산을 하기 때문에 수소의 대량생산이 어려웠다.

 

▲ 해양그린수소의 생성, 저장 및 이송을 위한 해상플랫폼(출처=윈텔립스,10-2517199)

 

이 플랫폼은 해상부유식구조물을 이용해 해양에서 만들어진 해양그린수소를 생산하고 액체수소 형태로 저장, 운송, 하역과정까지 단일 플랫폼에서 이뤄질 수 있도록 구성했다.

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