안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
역삼투 장치에서 바닷물로부터 순수한 물을 얻기 위해서는, 바닷물의 삼투압보다 더 큰 압력을 가해야 합니다. 그 이유는 삼투 현상의 본질과 관련이 있습니다.
삼투란 반투과성 막을 사이에 두고 농도가 낮은 쪽(순수한 물)에서 농도가 높은 쪽(바닷물)으로 용매가 자연스럽게 이동하는 현상입니다. 이때 바닷물은 높은 농도의 염분을 포함하고 있으므로, 순수한 물이 바닷물 쪽으로 이동하려는 압력, 즉 삼투압이 존재합니다.
역삼투는 이 자연스러운 흐름을 거꾸로 뒤집어, 바닷물 쪽에서 순수한 물 쪽으로 용매를 이동시키는 과정입니다. 따라서 바닷물에 가하는 압력이 삼투압보다 작으면 여전히 자연스러운 삼투 현상이 우세하여 물이 바닷물 쪽으로 들어가려 합니다. 그러나 삼투압보다 큰 압력을 가하면, 자연스러운 흐름을 억제하고 반대로 바닷물 속의 물 분자가 반투과성 막을 통과해 순수한 물 쪽으로 이동할 수 있습니다.
즉, 삼투압은 바닷물 속에 존재하는 용질 농도가 만들어내는 장벽 같은 압력이고, 역삼투를 통해 물을 얻으려면 이 장벽을 넘어서는 힘을 가해야만 물 분자가 막을 거슬러 이동할 수 있습니다.
정리하면, 역삼투 장치에서 최소 압력이 삼투압보다 커야 하는 이유는 자연적인 삼투 흐름을 역전시키기 위해서이며, 삼투압을 넘지 못하면 순수한 물은 얻을 수 없고 오히려 바닷물 쪽으로 물이 이동하려는 경향만 나타나게 됩니다.