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MIT 연구진이 입자와 염분을 제거해 식수를 생산하는 무게 10kg 미만의 휴대용 담수화 장치를 개발했다.
여행 가방 크기의 장치는 휴대폰 충전기보다 적은 전력을 사용하며 온라인에서 약 50달러에 구입할 수 있는 소형 휴대용 태양 전지판으로 전원을 공급받을 수도 있습니다.세계보건기구(WHO) 기준을 초과하는 식수를 자동으로 생산합니다.이 기술은 다음에서 작동하는 사용자 친화적인 장치에 포함되어 있습니다.버튼을 누르다.
물이 필터를 통과해야 하는 다른 휴대용 물 제조기와 달리 이 장치는 전기를 사용하여 식수에서 입자를 제거합니다.필터 교체가 필요하지 않아 장기간 유지 관리의 필요성이 크게 줄어듭니다.
이를 통해 장치를 작은 섬의 공동체나 해상 화물선 탑승과 같이 자원이 제한된 원격 지역에 배치할 수 있습니다.또한 자연재해를 피해 도망친 난민이나 장기 군사 작전에 참여하는 군인을 돕는 데에도 사용될 수 있습니다.
“이것은 나와 우리 팀의 10년 여정의 정점입니다.수년에 걸쳐 우리는 다양한 담수화 공정 뒤에 있는 물리학을 연구해 왔지만 이러한 모든 발전을 하나의 상자에 담아 시스템을 구축하고 이를 바다에서 수행했습니다.그것은 나에게 매우 보람 있고 보람있는 경험이었습니다.”라고 전기 공학, 컴퓨터 과학, 생명 공학 교수이자 전자 연구소 (RLE) 회원인 수석 저자 한종윤이 말했습니다.
Khan에는 제1저자 윤정요, RLE 연구원, 권혁진, 전 박사후 연구원, 강성구, 노스이스턴 대학교 박사후 연구원, 미 육군 전투능력개발사령부(DEVCOM) Eric Braque가 합류했습니다.이번 연구는 환경 과학 및 기술(Environmental Science & Technology) 저널에 온라인으로 게재됐다.
윤씨는 상업용 휴대용 담수화 플랜트에서는 일반적으로 필터를 통해 물을 구동하기 위해 고압 펌프가 필요하며, 이는 장치의 에너지 효율성을 저하시키지 않으면서 소형화하기 어렵다고 설명했습니다.
대신, 그들의 장치는 Khan의 그룹이 10년 전에 개척한 이온 농도 분극(ICP)이라는 기술을 기반으로 합니다.ICP 공정은 물을 여과하는 대신 수로 위와 아래에 위치한 멤브레인에 전기장을 적용합니다.염 분자, 박테리아 및 바이러스를 포함하여 양전하 또는 음전하를 띤 입자가 막을 통과할 때 막으로부터 쫓겨납니다.하전된 입자는 두 번째 물 흐름으로 향하게 되고 결국에는 방출됩니다.
이 공정을 통해 용해되거나 부유된 고형물이 제거되어 깨끗한 물이 채널을 통과할 수 있습니다.저압 펌프만 필요하기 때문에 ICP는 다른 기술보다 에너지를 덜 사용합니다.
그러나 ICP는 항상 채널 중앙에 떠 있는 염분을 모두 제거하지는 않습니다.그래서 연구진은 남은 염 이온을 제거하기 위해 전기투석이라는 두 번째 과정을 구현했습니다.
윤씨와 강씨는 머신러닝을 사용해 ICP와 전기투석 모듈의 완벽한 조합을 찾았습니다.최적의 설정은 물이 첫 번째 단계에서 6개의 모듈을 통과한 다음 두 번째 단계에서 3개의 모듈을 통과하고 전기투석 프로세스가 이어지는 2단계 ICP 프로세스로 구성됩니다.이는 프로세스가 자체 세척되도록 하면서 에너지 소비를 최소화합니다.
윤 교수는 “일부 전하입자가 이온교환막에 포획될 수 있는 것은 사실이지만, 만약 이들이 갇힌다면 단순히 전기장의 극성을 바꾸는 것만으로 전하입자를 쉽게 제거할 수 있다”고 윤 교수는 설명했다.
그들은 에너지 효율성을 향상시키고 휴대용 장치에 들어갈 수 있도록 ICP 및 전기투석 모듈을 축소하여 보관했습니다.연구원들이 비전문가도 단 한 번의 조작으로 자동 담수화 및 청소 과정을 시작할 수 있는 장치를 개발했습니다.단추.염도와 입자 수가 특정 임계값 아래로 떨어지면 장치는 물을 마실 준비가 되었음을 사용자에게 알립니다.
연구원들은 또한 장치를 무선으로 제어하고 에너지 소비 및 물 염도에 대한 실시간 데이터를 보고하는 스마트폰 앱을 만들었습니다.
다양한 염도 및 탁도(탁도)의 물을 사용하여 실험실에서 실험한 후 보스턴 카슨 해변의 현장에서 장치를 테스트했습니다.
윤씨와 권씨는 상자를 둑 위에 놓고 먹이통을 물에 떨어뜨렸다.약 30분 후에 장치는 플라스틱 컵에 깨끗한 식수를 채웠습니다.
“첫 출시에도 성공했다는 사실이 매우 흥미롭고 놀랍습니다.하지만 우리 성공의 주된 이유는 우리가 그 과정에서 이룩한 모든 작은 개선이 축적된 것이라고 생각합니다.”라고 Khan은 말했습니다.
생성된 물은 세계보건기구(WHO)의 수질 기준을 초과하며, 설치를 통해 부유 물질의 양이 최소 10배 감소합니다.그들의 프로토타입은 시간당 0.3리터의 속도로 식수를 생산하고 리터당 20와트시만 소비합니다.
Khan에 따르면 휴대용 시스템을 개발할 때 가장 큰 과제 중 하나는 누구나 사용할 수 있는 직관적인 장치를 만드는 것입니다.
윤씨는 이 장치를 더욱 사용자 친화적으로 만들고 에너지 효율과 성능을 향상시키기 위해 자신이 설립할 스타트업을 통해 이 기술을 상용화할 계획이다.
실험실에서 Khan은 지난 10년 동안 배운 교훈을 식수 내 오염물질의 신속한 검출과 같은 담수화를 넘어 수질 문제에 적용하려고 합니다.
"이것은 확실히 흥미로운 프로젝트이며 지금까지 우리가 이룬 진전이 자랑스럽습니다. 하지만 아직 해야 할 일이 많이 남아 있습니다."라고 그는 말했습니다.
예를 들어, "전기막 공정을 사용하는 휴대용 시스템의 개발은 독립형 소규모 물 담수화를 위한 독창적이고 흥미로운 방법"이지만, 특히 물의 탁도가 높은 경우 오염의 영향으로 인해 유지 관리 요구 사항과 에너지 비용이 크게 증가할 수 있습니다. , 뉴욕 대학교 아부다비 수자원 연구 센터의 엔지니어 교수이자 소장인 Nidal Hilal은 이번 연구에 참여하지 않았다고 지적합니다.
“또 다른 한계는 고가의 재료를 사용한다는 점입니다.”라고 그는 덧붙였습니다."저렴한 재료를 사용하는 유사한 시스템을 보는 것은 흥미로울 것입니다."
이 연구는 DEVCOM Soldier Center, Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory(J-WAFS), Northeastern University 실험 인공 지능 박사후 펠로우십 프로그램 및 Ru 인공 지능 연구소에서 부분적으로 자금을 지원 받았습니다.
Fortune지의 Ian Mount에 따르면 MIT 전자 연구소 연구원들이 바닷물을 안전한 식수로 바꿀 수 있는 휴대용 물 제조기를 개발했습니다.Mount는 연구 과학자 Jongyun Khan과 대학원생 Bruce Crawford가 제품을 상용화하기 위해 Nona Technologies를 설립했다고 썼습니다.
MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 연구원들은 "수증기 응축에서 열을 회수하여 전체 효율성을 높이는 여러 층의 증발기로 구성된 자유 부유식 담수화 장치를 개발했습니다"라고 CNN의 Neil Nell Lewis가 보고했습니다.“연구원들은 이것이 바다에 떠 있는 패널로 구성되거나, 담수를 해안으로 파이프로 연결하거나, 해수 탱크에서 이를 사용하여 단일 가구에 제공하도록 설계될 수 있다고 제안합니다.”라고 Lewis는 썼습니다.
MIT 연구진이 소금물을 식수로 바꿀 수 있는 여행가방 크기의 휴대용 담수화 장치를 개발했습니다.버튼을 누르다, Fast Company의 Elisaveta M. Brandon이 보고합니다.Brandon은 이 장치가 "외딴 섬, 해상 화물선, 심지어 물과 가까운 난민 캠프에 있는 사람들에게 필수적인 도구"가 될 수 있다고 썼습니다.
마더보드 리포터인 Audrey Carlton은 MIT 연구원들이 "소금, 박테리아 및 바이러스와 같은 하전 입자를 편향시키기 위해 태양열 생성 전기장을 사용하는 필터가 없는 휴대용 담수화 장치"를 개발했다고 썼습니다.해수면 상승으로 인해 희소성은 모든 사람에게 점점 더 큰 문제가 되고 있습니다.우리는 암울한 미래를 원하지 않지만 사람들이 미래에 대비할 수 있도록 돕고 싶습니다.”
MIT 연구진이 개발한 새로운 휴대용 태양열 담수화 장치는 식수를 생산할 수 있습니다.버튼을 터치, The Daily Beast의 Tony Ho Tran에 따르면.Tran은 “이 장치는 기존 물 제조기와 같은 필터에 의존하지 않습니다.”라고 썼습니다."대신에 물을 감전시켜 물에서 소금 입자와 같은 미네랄을 제거합니다."