[이코노믹리뷰=홍석윤 기자] 사하라 사막에서 안데스 산맥에 이르기까지, 세계에서 가장 건조한 일부 지역에서는 오랫동안 특별한 그물을 사용해 공기로부터 수분을 잡아내는 방법으로 안개를 마시는 물로 만들어 왔다.
이 ‘안개 수확기’(Fog Harvester)를 바람 반대 방향으로 세우면 정교한 그물망에 미세한 물방울이 생기고, 이것이 모여 어느 정도 무거워지면 물탱크로 떨어져 물이 고이는 것이다. 이 지역 사람들은 이런 방식으로 마실 물을 구했는데, 이 기술은 세월이 흐르면서 더 많은 물을 생산하고 유지 보수의 필요성도 적은 장비로 진화해 왔다.
그런데 버지니아 공대(Virginia Tech University)의 연구원들이 기존의 안개 수확기보다 3배나 효율적인 새로운 디자인을 개발했다고 CNN이 최근 보도했다. 수직으로 배열된 와이어가 현악기와 닮았다고 해서 그들은 이것을 ‘하프’(Harp)라고 부른다.
버지니아 공대의 연구원 조나단 보레이코는 “우리의 장기적 목표는 옛날 방식의 그물 디자인을 완전히 대체해 장비의 가격을 낮추고 더 많은 물을 모으는 것”이라고 말했다.
개선된 디자인
보레이코는 기존의 그물 방식 디자인의 문제점은 그물의 가로선이 물탱크로 가는 길을 방해하기 때문에, 안개에서 추출된 물방울이 그물 구멍에 갇힌다고 설명한다. 그러면 그물이 물로 막혀 바람이 투과할 수 없게 되고, 안개 바람이 그물을 통과하지 못하면 안개에서 나온 물이 그물 주변으로 흘러내려 수집되는 안개의 양이 줄어든다는 것이다.
안개 하프는 와이어를 그물 모양이 아니라 프레임 안에 팽팽히 당겨진 상태로 수직으로만 배열해 미세한 물방울도 쉽게 아래로 미끄러지도록 설계되었다.
“새로운 디자인으로 바람이 ‘하프’를 통해 계속 흐르게 함으로써 안개를 효율적으로 포착하게 했지요. 그물이 막히는 문제를 해결한 겁니다.”
이들이 개발한 새로운 디자인은, 캘리포니아 연안에서 자라는 삼나무 같이 물 섭취량을 보충하기 위해 안개를 수확하는 식물에서 영감을 얻었다.
“대부분의 나무와 식물들은 가지와 잎이 서로 평행하게 배열되어 있지요. 우리의 하프 디자인은 여러 면에서, 물을 효율적으로 관리하기 위해 자연이 이미 하고 있는 것과 비슷합니다. 옛날의 그물망 구조는, 자연이 취하지 않는 비효율적인 디자인이었다고 할 수 있습니다.”
수집되는 물의 양도 세 배
보레이코와 그의 팀은 하프의 축적 모형을 만들어 초음파 가습기에서 나오는 인공 안개로 전통적인 그물과 비교하는 일련의 테스트를 실행했다. 연구팀은 실험 결과를 재료화학분야 국제학술지인 <ACS 응용물질 및 계면>(ACS Applied Materials & Interfaces)’에 발표했다.
“우리의 멋진 안개 하프는 동일한 안개 조건에서, 같은 크기의 고전적인 그물망이 수확한 물보다 3배나 많은 물을 모을 수 있었습니다. 안개 하프는 막힘 현상을 전혀 보이지 않았고, 100만분의 1ℓ 크기의 작은 물방울을 바닥의 탱크로 계속 흘려 보냈지요. 반면 그물망은 그물이 물로 막히면서 안개가 흐름을 탱크로 제대로 보내지 못했습니다.”
새 디자인이 축적 모형에서 가능성을 보여 주긴 했지만 이제 실제 테스트가 필요하다. 연구팀은 1㎡의 프레임 안에 나사 볼트를 박고 와이어를 감아 실물 크기의 프로토타입을 제작했다. 그들은 버지니아 공대 캠퍼스 근처의 켄트랜드 팜(Kentland Farm)에서 같은 크기의 그물망과 나란히 놓고 비교 테스트를 할 예정이다. 이곳은 안개가 자욱한 날씨로 유명한 곳이다.
전 세계적인 문제
전통적인 안개 그물은 아프리카, 남미, 아시아, 중동 및 캘리포니아를 비롯한 세계 여러 곳에서 1980년대부터 사용돼 왔다. 현재 세계에서 가장 큰 안개 수집 프로젝트는 모로코에서 진행되고 있다. 연면적 600㎡ 이상의 그물망을 설치해, 기후 변화로 인해 심한 가뭄을 겪고 있는 지역 주민 수백 명에게 식수를 제공한다.
오늘날 세계 여러 곳에서 물 위기가 나타나고 있어, 깨끗한 물을 확보하기 위한 혁신적이고 지속 가능한 방법을 고안하는 것은 매우 중요한 일이 되었다.
버지니아 공대팀은 자신들의 창의적인 아이디어로 ‘안개 하프’를 새로운 지역에 더 많이 보급함으로써, 그동안 안개 수확기가 사용되는 곳에 더 많은 물을 공급하고 비용도 줄여줄 수 있게 되기를 기대한다.