Source 하이드로패널, 칠러 없이 공기에서 식수 응축

전 세계 약 22억 명이 안전한 식수를 얻지 못하며, 강을 댐으로 막아 수백 마일 떨어진 곳까지 펌프로 보내는 표준 해법은 이들에게 닿지 않는다. 애리조나주립대학교 재료과학 교수이자 MIT에서 박막 금속 필름으로 박사 학위를 받은 코디 프리젠은 무료로 이용 가능한 자원과 재생 에너지만으로 필요한 곳에서 물을 만들고자 했다. 2014년까지 그는 ASU 실험실에서 작동하는 시제품을 완성하고 템피의 옛 볼보 대리점 건물에 제로 매스 워터를 설립했다.

Source 하이드로패널은 두껍고 큰 태양광 패널처럼 생겼다. 크기는 8피트×4피트, 무게는 약 300파운드다. 태양광 팬이 공기를 안으로 끌어들이면 수증기가 나노 스케일로 설계된 흡습성 소재에 흡착되는데, 이 소재는 물을 선택적으로 끌어당기도록 만들어졌다. 이어 태양열이 증기압을 높여 내부 이슬점이 주변 온도를 넘게 하면 냉각 없이도 '수동 응축'이 일어나며, 건조한 공기에서도 가능하다. 물은 30리터 탱크에 모이고 오존 처리 후 칼슘·마그네슘 카트리지를 통과한다. 센서가 데이터를 네트워크 운영 센터로 전송하고, 센터는 대부분의 문제를 원격으로 해결한다.

패널 한 장은 하루 최대 5리터의 식수를 생산하며, 어려운 조건에서도 성능을 입증했다. 프리젠의 애리조나 자택 지붕에 설치된 두 장은 연간 110일의 세 자릿수 기온 속에서도 네 식구와 개 두 마리에게 물을 공급한다. 케냐의 삼부루 걸스 파운데이션에 설치된 40장 배열은 남성들, 하이에나 발자국, 콜레라가 도는 강을 지나 매일 2마일씩 물을 길러 가던 일을 끝냈다. 패널은 시리아 난민 캠프와 허리케인 마리아 이후의 푸에르토리코에도 보내졌으며, 총 37개국에 설치되었고 6,500만 달러의 벤처 투자를 받았다.

응축기를 뒤집어라. 태양열이 수증기의 이슬점을 주변 온도보다 높이므로 냉동도, 전력망도, 배관도 없이 순수한 물이 수동으로 응축된다.

기존 대기 중 물 생성기는 응축기를 주변 온도보다 낮게 냉각한다. 이는 전력을 많이 쓰므로 오프그리드에서는 부적합하다. 프리젠은 대신 포집한 태양열을 이용해 수증기의 이슬점을 높였다.

나노 스케일로 설계된 건조제는 물 분자를 선택적으로 끌어당기므로 오염된 공기에서도 고순도의 물을 얻을 수 있다.

물을 패널화함으로써 태양광 발전 설비 같은 기기가 되었다. 설치하고 태양을 향하게 한 뒤 원격으로 모니터링하면 되며, 배관도 전력망도 관정도 필요 없다.

원격 모니터링 덕분에 분산된 설비 운영이 현실화되었다. 대부분의 고장은 무선으로 해결되고, 물리적 유지보수에만 현지 파트너가 파견된다.

공학으로 우회하는 대신 물리학의 한 단계를 공략하라. 사막의 오프그리드 식수에서는 냉각기를 만드는 것보다 이슬점을 높이는 것이 더 나았다.

2020년 4월까지 제로 매스 워터는 6,500만 달러를 조달하고 37개국에 패널을 설치했다. 정글에서 사막까지, 병원, 학교, 호텔, 난민 캠프, 재난 지역에 설치되었다. 남은 과제는 비용이었다. 패널 한 장에 2,500달러, 두 장 설치 시 최대 6,500달러였기에 대부분의 배열은 정부, 재단, NGO의 자금으로 마련되었고, 회사는 주거용 태양광과 통합할 수 있는 절반 크기 제품을 출시했다. 프리젠은 그 궤적을 태양광 PV의 궤적에 비유하며 수십 년에 걸친 비용과 성능 개선을 5년으로 압축했다고 설명했다. 혹한 기후는 여전히 적용 범위 밖이었다.