지구상에서 가장 건조한 장소에서도 공기중에는 수분이 함유되어 있고, 그 수분을 추출하는 방법만 있다면, 인류는 더 다양한 환경에서 생존 할 수 있다. 이러한 생각에 따라, 매사추세츠 공과대학(MIT)의 연구자들은 공기 중에서 수분을 추출하는 시스템을 개발하고 있다.
MIT 연구자들이 개발하고 있는 "공기 중에서 수분을 추출하는 시스템"은, 기계 공학과 Evelyn Wang 교수와 게일 E 켄달 교수들이 연구를 진행하고 있다. 2017년 4월에 제안한 아이디어에 따라 연구가 진행되고 있으며, 공동연구자에는 MIT의 전 대학원생과 UC 버클리 학생도 있다.
이 시스템은 이미 미국 애리조나 주 템피에 있는 매우 건조한 땅의 공기 중에서 수분을 추출하기 위한 현장 테스트를 실시하고, 일정 이상의 성과를 올리고 있다.
Wang 교수는 2017년에 제안 한 아이디어에 대해 "처음에는 많은 비판을 받았다. 그러나 새롭게 공개 한 논문에서는, 이전 제기 된 아이디어에 접수된 질문들에 대한 답변을 정리했습니다"라고 말하고 있고, "공기 중에서 수분을 추출하는 시스템"이 멋진 아이디어 등이 아닌 실현 가능한 시스템이라고 주장하고 있다.
Wang 교수가 개발 한 시스템에서는 유기 금속 골격(MOF)을 가진 높은 표면적 물질을 이용하여 건조한 공기로부터 수분을 추출한다. 현재 널리 알려진 "공기 중에서 수분을 추출하는 방법"은, 공기중의 온도가 50%를 넘는 높은 수준이어야 할 필요가 있고, 수분을 응결시키기위한 냉각에 많은 에너지를 필요로 한다. 그러나, 높은 표면적 물질을 이용하는 Wang 교수 등의 방법이라면, 습도가 10% 정도의 건조한 공기로부터도 수분을 추출 할 수 있다. 건조한 공기에서도 사용할 수있는 시스템이라고 하는 것으로, 사막 등 건조 지역에 안정적으로 물을 공급하기 위한 기술로서 기대되고 있다.
2017년에 "공기 중에서 수분을 추출하는 시스템"에 관한 논문을 발표했을 때, Wang 교수들의 연구팀은 보스턴 지역 TV 인 WCVB Channel 5의 취재를 받았으며, 이 중 MOF를 가진 고 표면적 물질도 소개했다. 표면적이 크고, 스펀지 처럼 공기 중의 수분을 잡을 수 있다라는 것이다.
Wang 교수들의 연구팀은, 애리조나 주 템피에 있는 애리조나 주립 대학의 옥상에서 시험 장치를 가동시키고 있다. "건조한 토지에서 현장 테스트를 실시하고 있으며, 실제로 작은 노점에서도 물을 수집 할 수있는 것으로 확인되었습니다"라고 Wang 교수는 설명하고 있다.
또한 애리조나 주립 대학에 설치된 시험 장치는 태양 광만으로 가동하고 있고, 개념 증명용 장비였지만, 1kg의 높은 표면적 물질로 하루 4~5리터 이상의 물을 추출하는데 성공하고 있다. 최적의 재료를 선택하면, 추출 효율 시험 장치의 3배 가량 증강 할 수 있다고 연구팀은 추정하고 있다고 한다.
또한, 연구팀이 개발 한 방법은 안개 등으로 수분을 추출하는 방법보다 낮은 습도에서 사용할 수 있다고하는 것뿐만 아니라, 착용 할 수있는 펌프 및 압축기 등 자동차 부품을 필요로하지 않는 장점도 있다. 특히 "낮은 습도에서 태양 양이 많은 장소에서는 완전히 수동적으로 작동한다"고 연구자 중 한명은 말하고 있고, "바이오 매스 폐열등 풍부한 저품위 열원을 이용하여 지속적으로 시스템을 가동시킬 수 있다"라고 말하고 있다.
현재 연구팀은 시스템의 확장 및 효율화를 목표로 하고있다. 시험 장치는 몇 밀리리터의 물을 생산하기 위해 설계된 것으로, 어디까지나 현실에서 구상 한 시스템이 작동하는지 여부를 증명하기 위해 만들어진 것이다. 따라서 리터 단위로 물을 생성하는 시스템을 개발하는 것이야말로 연구팀의 다음 목표라는 것. 그리고 결국에는 개별 가구에 물을 공급하기에 충분한 양을 추출 할 수 있게되는 것을 목표로 한다고....
또한 연구팀이 개발 한 시스템에서 추출 된 물은 불순물이 섞여 있지 않다는 것도 밝혀지고 있다. 질량 분석기를 이용한 시험에서는 "MOF로부터 물에 침출하는 것은 아무것도 없었다"라고 말하는 Wang 교수. 이것은 재료가 매우 안정되어 있다는 것을 의미하고 고품질의 물을 얻을 수 있다는 의미이기도 하다.
캘리포니아 대학교 로스 엔젤레스 캠퍼스에서 재료 과학 공학 교수를 역임하고 있는 Yang Yang 씨는, "이 기술은 건조한 기후에서의 물 부족 문제를 해결하기 위한 새로운 접근 방식을 제공합니다. 이 기술은 생산 능력을 더욱 높일 수 있다면, 남부 캘리포니아 등 물이 부족한 지역에 진정한 영향을 끼칠 수 있습니다"라고 강한 기대를 갖고 있다.