노벨상 수상한 '마법의 물질' MOF로 공기 중 물을 잡아내다

MOF 기술은 ARK 내부에서 어떻게 작동할까

MOF는 엄청난 내부 표면적을 가진 결정 구조다. 단 1그램의 표면적이 축구장 전체와 맞먹는다. 압스트라의 특허 기술인 'Suspended Particle Reactor'는 회전 드럼 내부에서 기류를 이용해 수백만 개의 MOF 과립을 부유시킨다. 이를 통해 모든 과립 표면이 통과하는 공기와 상호 작용하여 수분을 효과적으로 흡수한다. 수분 분자가 MOF의 기공에 결합하면, 포화된 재료를 약 60°C로 가열하여 포집된 수분을 증기로 방출한다. 이 증기는 다시 응축되어 액체가 되고 정화 필터를 거쳐 식수로 변한다. MOF는 성능 저하 없이 반복적으로 사용할 수 있다.

성능: 다양한 습도와 온도에서의 ARK 성능 비교

가장 중요한 차별점은 저습도 성능이다. 10% RH에서는 표준 이슬점 응축 시스템이 사실상 작동을 멈춘다. ARK의 MOF 기반 흡착 과정은 분자 수준에서 수분을 추출하므로 전체 공기량을 냉각할 필요가 없어 건조한 조건에서 기존 방식보다 훨씬 적은 에너지를 소비한다.

기존 이슬점 방식과의 차이점

기존 대기 중 수분 포집기는 공기를 이슬점 이하로 냉각시켜 수증기를 응축시키는 방식이다. 이는 상대 습도가 약 30~40% 이하로 떨어지면 매우 비효율적이거나 현실적으로 불가능하다. 반면 ARK의 흡착 방식은 건조한 공기에서 수분 분자를 능동적으로 빨아들인다. 압스트라 측은 건조한 기후에서 동일한 출력을 내는 기존 장치와 비교할 때 에너지 소비가 "기존 문헌에 있는 어떤 것보다 훨씬 낮다"고 주장한다.

지역 기후에 맞춰 MOF 화학 조성을 조정하다

ARK의 가장 큰 장점 중 하나는 MOF 종류에 따라 물 흡착 최적 조건이 다르다는 점을 활용한다는 것이다. 일부 MOF는 건조한 조건에서, 다른 MOF는 습한 조건에서 더 뛰어난 성능을 보인다. 압스트라는 장치가 설치되는 지역 기후에 맞게 특정 MOF 화학 물질을 선택하거나 제조할 수 있다. 즉, 같은 기계를 발레아레스 제도의 건조한 지중해 여름(평균 상대 습도 약 20%)부터 UAE의 극심한 건조 기후, 동남아시아의 습한 열대 기후까지 다양한 환경에 맞춰 조정할 수 있다.

첫 번째 타겟 시장: 오프그리드 지중해 부동산

압스트라의 첫 번째 타겟은 특히 가뭄에 시달리는 발레아레스 제도, 사르데냐, 그리스 섬들과 같은 지중해 섬들의 고급 빌라와 호텔 등 오프그리드(전력망에서 독립된) 부동산 소유주 및 개발자다. 이 지역들은 심각한 물 부족에 시달리고 있으며, 값비싼 트럭 운반수에 의존하는 경우가 많다. ARK는 대가족이나 소규모 호텔을 위한 자급자족형 물 인프라 솔루션으로 자리매김하고 있다. 첫 번째 구매 물량은 2027년 초까지 설치될 예정이다.

가격과 전력 소비

• 가격: 150,000파운드 (일부 유럽 소식통은 €175,000으로 인용)
• 전력 소비: 시스템 수준에서 약 10kW; 에너지 집약도는 조건에 따라 리터당 0.470.70 kWh . 리터당 0.48kWh일 경우 유럽 일반 산업용 전기 요금 기준으로 리터당 약 0.070.10파운드(약 120~170원)의 전기료가 든다.
• 크기: 6.3 x 2.8 x 2.9 m
• 무게: 4,000 kg
• 소음: 1.8m 거리에서 60.9dB
• 점검 주기: 연 2회

생산 규모 확대 및 소형화 계획

압스트라는 바르셀로나(산트 쿠가트, 에디피시오 가이아)에 본사를 두고 있으며, 그곳에서 생산 규모를 확장할 계획이다. 현재의 ARK는 대규모 '개념 증명' 장치로 설명된다. 회사는 더 넓은 주거 및 상업용 시장을 위해 더 작고 저렴한 장치를 개발 중이며, 시간이 지남에 따라 비용을 낮추는 것이 목표라고 밝혔다. ARK의 개발 일정에는 1일 20리터급 시연기, 2024-2025년 기술 검증을 위한 알파 프로토타입, 2026년 조립된 양산 전 모델 등이 포함된다.

다양한 분야로의 확장 구상

압스트라는 ARK의 MOF 플랫폼이 물 부족 문제를 겪는 여러 분야에 적용될 수 있다고 본다:

• 광업 및 건설: 상수도 인프라가 부족한 원격지
• 인도적 지원 및 재난 구호: 자급자족형 물 공급의 신속한 배치
• 데이터 센터: 물 부족 지역에서 증발 냉각용 물 공급
• 제약 및 산업: 도시 상수도에 의존하지 않는 고순도 공정수
• 농업: 물 부족 지역의 점적 관개용 물

이러한 응용 분야는 향후 목표로 제시된 것이며, 확정된 단기 제품 라인은 아니다. 압스트라는 또한 동일한 MOF 플랫폼을 활용한 공기 중 이산화탄소 포집(탄소 포집) 연구에도 투자하고 있다.