해양특화전지(해수전지)는 바닷물을 이용하는 친환경 전기에너지 저장장치다. 이 장치를 이용한 새로운 응용분야로 바닷물 살균 ‧ 중화 기술이 주목받고 있다. 실험실에서 입증된 기술로 제품개발에 나선 지역 기업은 제품 출시를 앞두고 있다.
UNIST 에너지화학공학과 김영식 교수 연구팀은 해수전지를 활용한 바닷물 살균 ‧ 중화 기술을 개발했다. 이는 바닷물 속 나트륨 이온을 이용해 전기를 충전, 방전하는 과정에서 살균 물질이 발생하는 것을 이용한 것이다.
해수전지를 충전하면 바닷물의 소금(NaCl) 성분 중 나트륨 이온(Na⁺)이 이동하며 염소가 생성되는데, 이 염소가 살균 물질로 작용해 박테리아나 병원균을 제거한다. 반대로 방전될 때는 살균 물질이 나트륨 이온을 만나 중화되면서 다시 소금으로 변한다.
해수전지를 활용한 해수 살균, 중화 원리
이 기술은 배터리에 전기를 저장하고, 방출하는 과정에서 자연스럽게 살균 ‧ 중화가 가능하다는 특징을 갖는다. 기존에도 전기분해를 통한 살균기술은 존재했지만, 이 경우엔 별도의 중화장치를 설치하거나 중화를 위한 화학약품을 사용해야하는 불편이 있었다.
김영식 교수는 “바닷물 살균은 육상 양식장의 소독이나 선박평형수 처리 등에서 필수적인 기술”이라며 “해수전지를 이용하는 방법은 추가 비용이 드는 중화설비 설치나, 독성 부산물의 위험이 있는 화학약품을 투여하는 기존 기술보다 경제적이고 친환경적”이라고 설명했다.
연구진은 관련 연구 결과를 지난 8월 5일(목) 물 환경 분야를 다루는 국제학술지 ‘ACS ES&T Water’에 게재했다.
김영식 교수팀은 이런 기술력에 주목한 울산 지역 기업과 실제 제품개발에도 속도를 내고 있다. 울산에 위치한 선박 기자재 업체인 ‘동성산기㈜(대표 이창헌)’는 UNIST와 한국해양과학기술원(KIOST)이 주관하는 지역 활력 프로젝트 사업을 통해 200L급 해수전지 기반 하이브리드 살균 ‧ 중화장치 개발에 성공했다.
동성산기에서 개발한 200L급 하이브리드 살균중화 장치 | 사진: 해수자원화기술연구센터
개발된 제품은 기존 전기분해 기술을 통한 염소소독제 생성 장치에 해수전지를 활용한 신개념 중화 장치를 추가한 것이다. 전기분해로 바닷물을 소독하고, 해수전지에 저장된 전기를 사용하면서 소독제를 무해한 물질로 중화하는 방식이다.
동성산기 관계자는 “선박평형수 처리에 대한 국제해사기구(IMO) 협약 기준에 부합하도록 장치를 개발하고 있으며, 추후 규모를 키워 대규모 선박의 선박평형수 처리에 적용하는 것이 목표”라며 “궁극적으로는 현재의 하이브리드형이 아닌 해수전지만을 활용한 살균, 중화 장치를 개발해 전력소모도 줄일 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
동성산기는 UNIST 해수자원화기술 연구센터에 입주해 지속적인 공동 연구개발을 추진해왔으며, 최근 시제품 제작을 완료하고 판매를 위한 제품 개발에 박차를 가하고 있다. 해양기기 실증을 위한 해수전지는 지역 활력 프로젝트 기반 구축의 성과인 해수전지 제조 파일럿을 활용해 ㈜포투원이 제작, 공급했다.
지역 활력 프로젝트를 주도한 최윤석 UNIST 에너지화학공학과 교수는 “이번 프로젝트는 대학에서 개발된 친환경 에너지 기술이 지역 산업에 새로운 가능성을 불어넣고 있는 사례”라며 “앞으로도 해양 환경에서 활용될 수 있는 신산업의 성장을 위한 지역 기업들과의 협력을 지속해나갈 것”이라고 말했다.
울산시 관계자는 “코로나 19 상황으로 지역 경제가 침체되어있는데, 이번 지원사업과 같이 산ㆍ학ㆍ연의 인프라를 활용한 시제품을 사업화까지 달성하여, 지역 내 양질의 일자리 창출과 지역경제의 활력을 기대한다”고 언급했다.
한편 지역 활력 프로젝트는 산업통상자원부가 추진하는 사업으로, 지역 제조 기업들의 활력 제고와 신산업 전환을 지원한다. UNIST는 KIOST와 함께 해양특화전지 기술을 활용해 친환경 에너지 기반의 해양기기 산업 발전을 촉진하는 것을 목표로 지역 산업체와의 협력을 추진해왔다.
