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방대한 바닷물로 담수와 전기를 동시에 만들어내는 기술, 더 이상 상상이 아니다. 전북대학교 남창우 교수 연구팀(공과대학 유기소재섬유공학과)이 이를 구현하며 세계 학계의 이목을 집중시키고 있다.
기존 기술은 해수를 담수로 전환하거나 전기를 생산하는 기능이 각각 분리돼 있고, 외부 전력 공급에 의존해야 하는 한계가 있었다. 특히, 실제 야외 환경에서 안정적으로 작동하는 통합형 시스템 구현이 어려워 실용화에 제약이 컸다.
이 같은 한계를 극복한 이번 연구는 태양 에너지와 바닷물만으로 담수 생산과 전기 생성이 동시에 가능한 ‘자립형 통합 시스템’을 구현했다는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 셀룰로오스 기반 하이드로겔을 활용해 별도의 전력 없이 해수를 담수로 전환하는 동시에 전기를 생산하는 데 성공했다.
핵심은 ‘salting-out’ 구조로 형성된 다공성 채널 설계와 설폰산기 기반 네트워크다. 이 구조는 물의 이동과 열 흐름을 정밀하게 제어하고, 양성자 이동(proton hopping)을 촉진해 전기 생산 효율을 획기적으로 끌어올렸다.
특히 이번 기술은 실험실 수준을 넘어 실제 야외 환경에서도 작동 가능한 확장형 시스템으로 구현됐다. 외부 전력 없이도 구동되는 자가발전형 센서로 활용할 수 있으며, 물 부족과 에너지 위기를 동시에 겪는 지역에서 독립형 솔루션으로 적용 가능성이 높다는 평가다.
연구 결과는 재료과학 분야 세계 최고 권위 학술지 Advanced Materials(IF=26.8)에 4월 13일 게재가 확정됐다.
전북대 강진혁 연구원이 제1저자로 참여했으며, 이승재 연구원이 공동저자로 이름을 올렸다. 또한 싱가포르 난양공대 Wu Rong Hui 교수와 남창우 교수가 교신저자로 참여해 국제 공동연구 성과로 완성됐다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구사업과 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행됐다.
제1저자인 강진혁 연구원은 “오랜 시간의 도전이 의미 있는 결과로 이어져 매우 기쁘다”며 “AI 기반 머신러닝을 접목한 차세대 융합 연구를 통해 더욱 큰 가능성을 확인한 만큼 앞으로도 글로벌 수준의 연구 성과를 지속적으로 만들어가겠다”고 밝혔다.
남창우 교수는 “우리 연구팀은 학부생부터 대학원생까지 미래 과학기술을 이끄는 동량으로 키워내기 위해 노력하며 매년 세계적인 수준의 연구 성과를 창출하고 있다”라며 “:존 한계를 넘어서는 연구 성과를 통해 환경·에너지 분야에서 새로운 가능성을 제시하고, 난양공대와의 굳건한 협력을 기반으로 글로벌 수준의 연구를 지속적으로 확장해 나가겠다”고 밝혔다.
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