💧 수소 연료전지 생성수의 식수 활용 방법

수소 연료전지(Hydrogen Fuel Cell)의 작동 과정에서 부산물로 생성되는 물은 이론적으로 매우 깨끗한 증류수(Distilled Water)에 가깝습니다. 

수소와 산소의 전기화학 반응(2H2 + O2 = 2H2O + 전기 + 열)을 통해 만들어지기 때문에, 출발 물질인 수소 가스와 산소(공기) 외의 불순물은 포함되지 않기 때문입니다.

그러나 이 물을 식수(음용수)로 사용하기 위해서는 몇 가지 정화 및 보완 과정을 반드시 거쳐야 합니다.

1. 연료전지 생성수의 불순물 문제 해결 (정화)

연료전지에서 생성된 물이 완벽한 증류수 상태를 유지하더라도, 다음과 같은 이유로 추가적인 정화 과정이 필요합니다.

• 촉매 잔류물: 연료전지 스택(Stack) 내부의 반응에 사용되는 백금(Pt) 등의 촉매 입자가 미세하게 물에 섞여 나올 수 있습니다.

• 시스템 오염: 물이 이동하는 파이프, 저장 탱크, 밸브 등 시스템 구성 요소의 재료에서 미세한 먼지나 화학 물질(예: 플라스틱 용출물)이 녹아들거나 오염될 수 있습니다.

• 공기 흡입 오염: 연료전지가 공기 중의 산소를 사용할 때, 공기 중의 미세먼지, 박테리아, 휘발성 유기 화합물(VOCs) 등이 반응 과정에 유입되어 물에 영향을 줄 수 있습니다.

🛠️ 필요한 정화 과정:

• 미세 필터링: 촉매 입자나 시스템에서 유입된 미세 고형물을 제거하기 위해 초미세 필터 (예: 세라믹 필터 또는 멤브레인 필터)를 통과시켜야 합니다.

• 활성탄 여과: 공기 유입 또는 파이프에서 녹아든 휘발성 유기 화합물(VOCs)이나 냄새, 색 등을 흡착하여 제거하기 위해 활성탄 필터를 사용합니다.

• 멸균 처리: 식수로서 안전성을 확보하기 위해 자외선(UV) 멸균 장치를 통해 물속의 박테리아나 미생물을 최종적으로 살균해야 합니다. 

2. 식수로서의 영양 보완 (미네랄 첨가)

• 순수한 증류수는 무기물(미네랄)이 완전히 제거된 상태입니다. 장기간 증류수만 음용할 경우 인체에 필요한 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄 공급에 문제가 생길 수 있습니다.

🧂 필요한 보완 과정:

• 미네랄 재첨가: 정화된 물에 인체에 필요한 미네랄을 적정량 첨가하는 리미네랄라이제이션(Remineralization) 과정을 거쳐야 합니다. 이는 전용 미네랄 카트리지나 미네랄 용해 장치를 사용하여 수행될 수 있습니다. 

3. 시스템 통합 및 관리

연료전지 생성수를 식수로 활용하려면, 이 모든 과정을 안정적으로 관리하는 통합 시스템이 필요합니다.

• 식수 분리: 생성된 물 중 식수로 사용할 부분과 일반 용수(가습, 냉각 등)로 사용할 부분을 명확히 분리하여 식수용 라인에만 정수 시스템을 적용해야 합니다.

• 수질 모니터링: 정화된 물의 pH, EC(전기 전도도), 미생물 농도 등을 주기적으로 모니터링하여 식수 기준을 충족하는지 확인하는 자동화된 시스템을 구축해야 합니다.

이러한 정교한 정화 및 보완 시스템을 통해 연료전지에서 얻어진 물은 깨끗한 식수원으로 전환되어, 특히 재난 지역이나 에너지 자립형 주택 등에서 매우 중요한 자원 순환 시스템의 일부가 될 수 있습니다.