물부족 솔루션: 획기적인 공기-물 변환기는 밤에도 작동하여 매일 20L를 생성한다.

공중에서 물을 수확하는 데 사용되는 프로토타입 장치

유타 대학교 기계 공학과의 연구원들은 공기에서 직접 물을 수확하는 소형 장치를 설계했다. 이 장치는 건조한 지역에서 복무하는 군인들에게 도움이 될 수 있다. 이는 일반 연료로 작동하므로 24시간 내내 작동할 수 있다.

대기수 수확(AWH)은 전 세계 수십억 명에게 깨끗한 식수를 제공해야 하는 과제에 대한 솔루션으로 평가된다. 추정에 따르면 지구 대기의 수분 함량은 바다 전체를 채울 수 있다.

국방부는 과학기술을 활용해 군인들의 성과를 향상시키는 데 초점을 맞춘 기술이전 프로그램을 운영하고 있다. 팀은 수자원이 부족한 지역에서 활동하는 군인들에게 수분 공급의 필요성을 인식하고 가능한 해결책을 찾기 위해 유타 대학교에 접근했다.

레고 같은 블록은 물을 흡수한다.

이 장치는 기저귀 내부의 물질과 유사한 흡습성 물질을 사용하는데, 이는 흡수력이 높고 액체가 쉽게 배출되지 않는다. 차이점은 물질이 액체 물 대신 공기 중 수증기를 흡수한다는 것이다.

유타 대학교 존 프라이스와 마샤 프라이스 공과대학의 조교수인 사미르 라오(Sameer Rao)는 “우리는 금속 유기 골격(MOF)이라고 불리는 특정 유형의 흡습성 물질을 사용하여 작업한다.”라고 설명했다.

MOF는 재배열을 통해 새로운 구조를 만들 수 있다는 점에서 레고 블록과 유사한 것으로 간주될 수도 있다. 라오 팀은 알루미늄 푸마르산염이라는 MOF를 사용하여 공기 중 수증기를 선택적으로 흡착할 수 있는 구조를 만들었다.

물 분자는 물질과 반응하지 않고 대신 표면에 갇혀 제거가 더 쉽다. 보도자료에 따르면 단 1g의 물질이 축구장 두 개의 표면에 퍼져 있는 물을 흡수할 수 있다고 한다.

라오는 "이 표면적은 모두 분자 규모이다."라고 덧붙였다. "그리고 우리는 이 물질의 기공 내의 표면 영역에 수증기를 가두기를 원하기 때문에 그것은 우리에게 놀라운 일이다."

가스레인지로 물 수확하기

팀이 개발한 프로토타입에서 소형 장치는 매일 1kg의 흡습성 물질을 사용하여 1.3갤런의 순수한 물(5리터)을 흡수했다. 흡착된 물을 회수하는 것도 쉬웠다. 재료에 열만 가하면 된다.

이것은 쉽게 구할 수 있는 캠핑 스토브를 사용하여 육군에서 달성할 수 있다. 연구진에 따르면 오늘날 다중 대기수 수확(AWH) 기술이 개발되고 있다. 그러나 크기, 비용 또는 효율성으로 인해 실용적이지 않다.

팀은 주간에 장치의 작동을 제한하거나 작동 배터리 형태로 직원이 운반해야 하는 무게를 증가시킬 수 있기 때문에 의도적으로 태양 전지판 사용을 피했다.

이 기술은 육군을 위한 유용성 외에도 민간인에게도 유용하다. 배관 수자원 인프라가 존재하지 않고 주민들이 심각한 물 부족에 직면하고 있는 원격 위치에 쉽게 배치할 수 있다.

작은 크기의 장치는 매일 4~5갤런(15~20리터)의 가구 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있다.

연구 결과는 Cell Reports 저널에 게재되었다.