중국은 해수에서 극초음속 무기 연료를 추출합니다.

사우스 차이나 모닝 포스트(SCMP)에 따르면, 중국 서북농림대학교의 과학자들이 해수에서 붕소를 추출하고 수집할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 합니다.

붕소는 가벼운 원소로, 중국의 첨단 극초음속 무기에 탑재되는 스크램젯 엔진의 고체 연료로 사용됩니다. 또한, 산업 및 국방 분야에서 널리 사용되는 네오디뮴-철-붕소 희토류 자석의 핵심 구성 요소이기도 합니다.

전략 광물 관련 무역 긴장이 고조되는 가운데, 네오디뮴, 철과 더불어 붕소의 안정적인 공급은 글로벌 공급망에 점점 더 중요해지고 있습니다.

붕소는 중국의 극초음속 무기 연료 생산에 중요한 역할을 합니다. (사진: SCMP)

중국은 세계에서 붕소 수요가 가장 많은 국가이지만 주요 생산국은 아닙니다. 전 세계 붕소 공급량의 대부분은 터키와 미국에서 나옵니다.

해수에는 현재의 역삼투압 담수화 기술로는 제거할 수 없는 극소량의 붕소가 함유되어 있으며, 오히려 농도가 증가할 수도 있습니다. 붕소가 여전히 함유된 정수된 물을 장기간 섭취하면 건강에 해로울 수 있습니다.

11월 7일 과학 저널 '사이언스 불레틴'에 발표된 연구에서 연구팀은 태양열을 이용한 계면 증발(SDIE) 기술이 담수 생산을 위한 지속 가능한 해결책으로 고려되고 있다고 밝혔습니다.

연구팀은 최근 선택적 흡착제를 SDIE 시스템에 통합함으로써 담수를 분리하는 동시에 리튬, 우라늄, 세슘과 같은 여러 유용한 원소를 회수할 수 있는 가능성이 열렸다고 밝혔습니다. 이를 기반으로 연구팀은 태양열을 이용해 담수를 생산하고 해수에서 붕소를 분리하는 시스템을 개발했습니다.

연구팀은 알긴산나트륨을 기본으로 하고 MXene과 MgO라는 두 가지 첨단 화합물을 첨가하여 MMS라는 새로운 젤을 제작했습니다. MXene은 그래핀과 유사한 구조를 가진 2차원 나노물질로, 효율적인 광열 변환 능력이 뛰어나 증발 속도를 높이는 것으로 유명합니다. 한편, MgO는 흡착제 역할을 하여 붕소를 선택적으로 포집할 수 있도록 합니다.

MMS 젤은 두께 2mm의 얇은 시트 형태로 만들어집니다. 윗부분은 수면에 떠서 빛을 흡수하고 공기를 교환하며, 아랫부분은 해수에 잠겨 흡수 과정을 진행합니다.

햇빛 아래에서 젤 표면의 물이 증발하면서 농도 기울기가 형성되고, 이 기울기는 해수를 젤 내부로 끌어올립니다. 해수와 접촉하는 젤 부분은 지속적으로 물과 붕소를 흡수하는 반면, 내부에 있는 MgO 입자는 붕소를 보유합니다.

연구팀에 따르면, MXene-MgO 복합 젤 내부에서 증발을 통해 담수가 생성되는 반면, 붕소는 젤 내부에 축적됩니다. 실험실 테스트에서 이 시스템은 젤 1m²당 시간당 최대 2.14kg의 물을 증발시키고 225.52mg의 붕소를 포집하는 데 성공했습니다.

MMS의 효과는 독특한 다층 다공성 구조와 MXene 및 MgO의 조합에서 비롯됩니다. MXene은 빛을 흡수하여 에너지를 열로 변환하고, MgO는 효율적인 붕소 흡착제입니다. 겔 내부의 온도, 농도 및 유동 변화 또한 붕소 포집 속도를 가속화하는 데 기여합니다.

실제 적용 가능성을 검증하기 위해 연구팀은 홍콩에서 야외 테스트를 진행했습니다. 3시간 작동 후 장치 상단에 결로 현상이 나타났습니다. 3월의 비교적 약한 태양 복사량에도 불구하고, 젤은 여전히 m²당 5.20kg의 물을 생성하고 m²당 122.45mg의 붕소를 포집했습니다. 결로된 물에서는 붕소 이온이 검출되지 않았습니다.

연구팀에 따르면 MMS 젤은 여러 번 재사용할 수 있다. 7회 재사용 후에도 붕소 흡착 용량은 86% 이상을 유지했으며, 증발률은 거의 감소하지 않았다.

"이번 결과는 MMS가 담수를 생산하는 동시에 해수 또는 기수에서 붕소를 추출하는 데 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다." 라고 연구 프로젝트 책임자인 판즈민은 말하며, 연구팀은 대규모 적용을 위한 기술의 비용 효율성과 확장성을 계속해서 평가할 계획이라고 덧붙였습니다.

화위 (SCMP에 따르면)

출처: https://vtcnews.vn/trung-quoc-chiet-xuat-nhien-lieu-vu-khi-sieu-thanh-tu-nuoc-bien-ar992127.html