바닷모래 염분세척 초음파 장비.(사진=KIOST 제공)

한국해양과학기술원(KIOST)이 바닷모래 내 염분(NaCl)을 효과적으로 제거할 수 있는 초음파 세척장비를 개발하고 그 성능을 세계 최초로 입증한 연구결과를 권위 있는 학술지인 ‘네이처(Nature)’ 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재했다고 6일 밝혔다.

모래는 도로, 항만, 교량 등 다양한 사회기반 시설에 사용되는 필수 자재다. 그러나 강모래 채취가 불가능해지면서 바닷모래가 대체재로 활용되고 있으며, 이 경우 반드시 염분 제거 과정을 거쳐야 한다. 염분이 제대로 제거되지 않을 경우 시멘트 콘크리트 내 철근 부식 및 구조물 조기 손상을 유발해 구조적 안전성에 큰 영향을 줄 수 있다. 국토교통부 골재규정에서 권고하는 바닷모래의 염분 함량 허용기준치는 0.04% 이하이다.

KIOST 해양공간개발·에너지연구부 윤길림 박사 연구팀은 바닷모래 내 염분을 보다 효율적으로 제거할 수 있는 새로운 방식의 초음파 세척 장비를 개발했다. 이 기술은 초음파의 Cavitation 메카니즘을 활용한 입자 제거력과 침투력, 비접촉 세척이 가능한 것이 특징이다. 좁은 공간에서도 정밀하고 신속하게 염분제거가 가능해 세척 시 물 사용량과 처리 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

기존의 바닷모래 세척은 상부에서 다량의 물을 뿌려 염분을 제거하는 살수 방식으로, 1톤의 바닷모래를 세척하는 데 약 4톤의 물이 소요되는 것으로 알려져 있다. 반면, 연구팀이 개발한 초음파 방식은 바닷모래와 민물을 1:2 비율로 혼합한 후 300W 이상의 초음파를 3분간 인가하면 염분 농도를 기준치인 0.04% 이하로 낮출 수 있는 것으로 확인됐다.

KIOST 이희승 원장은 “이번 연구는 국내외적으로 문제가 되고 있는 강모래 부족 문제에 대한 대안을 제시하는 동시에, 구조물의 안전성과 경제성을 모두 확보할 수 있다는 점에서 의미가 있다”며, “향후 대량의 바닷모래를 보다 신속하고 정밀하게 처리할 수 있도록 관련 기술을 지속적으로 고도화할 계획”이라고 밝혔다.