☀️ 햇빛만으로 바닷물을 식수로!

 

3D 프린팅 스펀지가 바꿀 ‘물의 미래’

지구상의 물 대부분은 바닷물입니다. 그러나 소금기 때문에 마실 수는 없죠. 이를 정수하기 위한 해수담수화 시설은 대부분 막대한 에너지와 고가의 장비를 필요로 합니다. 하지만 이제, 햇빛과 단순한 구조물만으로 바닷물을 깨끗한 식수로 바꾸는 혁신 기술이 등장했습니다.

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🌊 혁신의 핵심: 3D 프린팅 에어로겔 스펀지

중국과 홍콩의 과학자들이 공동으로 개발한 이 신소재는 일종의 스펀지 형태의 에어로겔입니다. 단순히 물을 흡수하는 것에 그치지 않고, 햇빛을 이용해 바닷물 속 순수한 수분만 증발시키고 소금은 남기는 방식입니다.

이 신소재는 기존 기술과 달리 어떤 크기로 확장하더라도 정수 효율이 떨어지지 않는다는 점에서 특히 주목받고 있습니다.

This isn’t a paper chain, it’s a 3D-printed material that soaks up seawater, purifying it into salt-free water. Credit: Adapted from ACS Energy Letters 2025, DOI: 10.1021/acsenergylett.5c01233

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🧪 어떻게 만들어졌을까?

이 스펀지는 탄소 나노튜브와 셀룰로오스 나노섬유로 구성된 젤 형태의 물질을 냉동 표면 위에 3D 프린팅하면서 층층이 쌓아 올리는 방식으로 제작됩니다. 이 과정에서 내부에 **균일한 세로 방향의 미세한 구멍(약 20μm 크기)**이 생기는데, 이 구멍을 통해 물 증기가 빠르게 이동할 수 있습니다.

이 구조는 마치 건조한 스펀지처럼 햇빛을 집중시켜 바닷물을 데우고, 수분만 증발시켜 수증기로 바꾸는 역할을 합니다. 중요한 건, 소금기는 남고 수분만 분리된다는 점입니다.

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🧫 실험 결과: 단순한 구조, 강력한 성능

연구진은 이 스펀지를 실제 바닷물 위에 띄운 후, 위를 투명 플라스틱 돔으로 덮는 단순한 구조를 설계했습니다. 햇빛이 플라스틱을 통과해 스펀지를 데우면, 수분이 증발하여 돔 안쪽에 맺히고, 맺힌 물방울은 가장자리로 흘러 깨끗한 물이 밑으로 떨어지도록 설계했습니다.

☀️ 단 6시간의 햇빛 아래에서 약 3스푼 분량의 식수를 얻을 수 있었습니다. 전기나 복잡한 장비가 전혀 필요 없는, 완전한 에너지 제로 방식입니다.

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🔁 기존 문제의 해결

에어로겔은 오래전부터 담수화 연구에 활용되었지만, 크기가 커질수록 효율이 떨어지는 문제가 있었습니다. 하지만 이번 연구팀은 크기와 상관없이 동일한 효율로 증발을 유도할 수 있는 ‘크기 무관성(size-insensitive)’ 구조를 구현했습니다.

연구 책임자인 션 박사(Xi Shen)는 이렇게 말합니다.

“우리의 에어로겔은 크기에 관계없이 완전한 담수화를 가능하게 합니다. 에너지 없이도 깨끗한 물을 생산할 수 있는 간단하고 확장 가능한 해결책입니다.”

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💧 앞으로의 가능성은?

이 기술은 특히 전기나 기반 시설이 부족한 지역, 재난 발생 후 긴급 식수 공급이 필요한 상황, 혹은 개인용 생존 장비에 이르기까지 광범위하게 활용될 수 있습니다.

태양만 있다면, 누구든지 바닷물에서 식수를 얻을 수 있는 시대가 다가오고 있는 것이죠.

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🧾 참고문헌

논문: “Size-Insensitive Vapor Diffusion Enabled by Additive Freeze-Printed Aerogels for Scalable Desalination”
저자: Xiaomeng Zhao, Yunfei Yang, Xuemin Yin, Zhuo Luo, Kit-Ying Chan, Xi Shen
출판: ACS Energy Letters, 2025년 7월 2일

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