미국 북동부 지역 일부에서는 상수처리장에서 가정의 수도꼭지로 보내주는 물 가운데 50%가 새 나간다고 한다. 미국 전역으로 따지면 하루 평균 265억ℓ의 물이 새 나가고 있는 것.
그리고 지속적인 점검과 보수를 받아야 하는 수도관의 길이는 무려 128만km나 된다. 더구나 수돗물을 처리하고 먼 곳으로 보내기 위해 너무나 많은 에너지를 사용하고 있는 상태다.
A. 태닝 베드 크기의 해수 담수화 시설
과제: 정수체계의 탈(脫) 중앙 집중화
진행 상황: 시제품 나와 있으며, 1년 내 상용 모델 나올 예정
캘리포니아의 전력 소비량 가운데 무려 20%는 멀리 떨어진 저수지의 물을 처리하고, 그것을 펌프로 끌어오는 데 쓰이고 있다. 하지만 로스앤젤레스 캘리포니아 대학의 화학공학자 요람 코헨은 캘리포니아 같은 지역을 위한 해결책을 제시했다.
그것은 구릿빛 피부를 만들어 주는 태닝 베드만한 크기의 해수 담수화 시설을 해안에 설치하는 것. 이 작은 해수 담수화 시설은 하루에 1만8,900ℓ의 음용수를 생산할 수 있다. 이 시설의 소프트웨어는 해당 지역에 있는 물의 온도와 염분 함량, 그리고 산도에 맞게 처리능력을 조절할 수 있다. 또한 중앙통제소에서 원격으로 조절할 수도 있다.
B. 바닷물 정수하는 생체모방 피막
과제: 아쿠아포린의 삼투압 방식 이용해 적은 전력으로 바닷물 정수
진행 상황: 2011년 소규모 버전 등장 예정
식물은 뿌리 세포에 있는 아쿠아포린이라는 막 단백질을 통해 삼투압 방식으로 물을 빨아들인다. 물 분자 이외의 다른 분자나 이온은 투과시키지 않으며, 물을 빨아들이는 과정에 어떤 에너지도 필요 없다. 현재 아쿠아포린이라는 이름의 덴마크 기업이 기존의 역(逆)삼투압 방식보다 3분의 1의 비용, 그리고 10분의 1의 에너지로 바닷물에서 물을 뽑아낼 수 있는 생체모방 피막을 개발 중이다. 이 피막의 채널은 몇㎛에 불과하지만 1초에 무려 10억 개의 물 분자를 투과시킨다. 바닷물을 채널로 보내기 위한 펌프도 필요 없다.
C. 혈소판 같은 수도관 보수 시스템
과제: 혈소판 역할 하는 고무질 제품 수도관에 넣어 누수방지 막 형성
진행 상황: 2008년 영국에 도입
스코틀랜드의 석유 및 가스 회사인 브링커 테크놀로지는 땅을 팔 필요가 없는 수도관 보수 시스템을 개발했다. 이는 혈소판이 터진 혈관을 막는 메커니즘을 모방한 것이다. 수도관의 누수가 감지되면 서비스용 차량이 근처의 소화전으로 가서 '플레이트렛'이라는 제품을 넣는다. 이 제품은 원형 또는 정육면체 모양을 한 질척질척한 고무질로 돼 있는데, 크기는 누수 부위에 따라 1mm 이하에서 5cm까지 다양하다. 플레이트렛은 수도관 속을 돌아다니다가 누수가 생긴 곳에 이르면 서로 달라붙어 막을 형성한다. 수도 회사에서는 어느 곳에서 누수가 발생했는지 정확히 알 필요도 없다.
D. 땅 파지 않고 수도관 내피 설치
과제: 굴착기로 땅 파는 번거로움 없이 새는 수도관 수리
진행 상황: 지난해 3월부터 사용
일반적으로 수도관이 새는 것을 막기 위해 내피를 설치하려면 수도관이 묻혀 있는 주변의 땅을 모조리 파내야 한다. 그리고 수도관을 분해한 후 그 내부에 설치해야 한다. 하지만 미주리에 있는 인시튜폼 테크놀로지스사의 신형 내피는 새는 수도관 양쪽에 210m 간격의 구멍만 뚫으면 된다. 기존의 내피가 단단한 수지로 된 원통형임에 반해 신형 내피는 펠트와 유리섬유가 복합된 유연한 소재로 돼 있어 적당한 구멍만 있으면 어느 곳에서도 집어넣을 수 있다. 마치 유리병 주둥이에 고무풍선을 집어넣은 다음 공기를 불어넣으면 고무풍선이 팽창하면서 유리병 안에 달라붙는 것과 같은 공법이다. 그런 다음 신형 내피에 수증기나 뜨거운 물을 넣으면 내피에 발라져 있는 에폭시 수지가 경화돼 제 모양을 잡게 된다
E. 유독물질 발견하는 박테리아 탐지기
과제: 유독물질 발견하면 빛을 내는 박테리아 탐지기 상수처리장에 배치
진행 상황: 2~5년 내 상용화 예정
박테리아는 분자를 찾아내는데 천재적인 능력을 발휘한다. 번식력이 뛰어나고, 저렴하며, 조작하기도 쉽다. 켄터키 대학의 화학자 실비아 다우노트는 유전자 조작된 무해 대장균을 사용해 음용수 속의 비소, 탄저균, 납, PCB 등을 검출하는 탐지기 시제품을 만들어냈다. 유전자 조작 대장균은 광섬유 케이블 끝에 수납되는데, 유독물질을 발견하면 빛을 낸다. 이들이 낸 빛은 광섬유 케이블을 따라 수질검사소로 보내진다. 그러면 검사소에서는 유전자 조작 대장균이 발하는 빛의 세기를 통해 유독물질의 농도를 10억분의 1단위로 측정하게 된다.
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