-
- 바다에서 찾은 물 부족의 해법
-
전 세계적으로 인구 증가와 산업화가 가속화되면서 물 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 특히 반도체와 인공지능(AI) 등 첨단산업의 성장으로 물 사용량은 기하급수적으로 늘어나는 추세다. 여기에 기후변화로 가뭄이 더 빈번하고 심각하게 발생하면서, 기존의 댐과 하천 중심의 용수공급 체계로는 안정적인 물 공급을 담보하기 어려운 상황이다. 이에 따라 전 세계적으로 물 부족 문제를 해결하기 위해 대체수자원에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 지리적으로 물이 부족한 중동과 북아프리카 국가를 중심으로 해수담수화 시장이 빠르게 성장하고 있다.
지구 전체 물의 97%는 바닷물이다. 담수는 3% 정도이며, 이 중에서도 사람이 쓸 수 있는 물은 지구 전체 물의 약 0.3%에 지나지 않는다. 해수담수화 기술은 바닷물의 염분 등을 제거해 우리가 사용할 수 있는 담수로 만드는 기술이다. 사실상 수원이 무한하고, 기후변화로 인한 강우패턴 변화에 따른 영향도 거의 없어 안정적인 용수 확보가 가능하다.전 세계적으로 인구 증가와 산업화가 가속화되면서 물 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 특히 반도체와 인공지능(AI) 등 첨단산업의 성장으로 물 사용량은 기하급수적으로 늘어나는 추세다. 여기에 기후변화로 가뭄이 더 빈번하고 심각하게 발생하면서, 기존의 댐과 하천 중심의 용수공급 체계로는 안정적인 물 공급을 담보하기 어려운 상황이다. 이에 따라 전 세계적으로 물 부족 문제를 해결하기 위해 대체수자원에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 지리적으로 물이 부족한 중동과 북아프리카 국가를 중심으로 해수담수화 시장이 빠르게 성장하고 있다.
지구 전체 물의 97%는 바닷물이다. 담수는 3% 정도이며, 이 중에서도 사람이 쓸 수 있는 물은 지구 전체 물의 약 0.3%에 지나지 않는다. 해수담수화 기술은 바닷물의 염분 등을 제거해 우리가 사용할 수 있는 담수로 만드는 기술이다. 사실상 수원이 무한하고, 기후변화로 인한 강우패턴 변화에 따른 영향도 거의 없어 안정적인 용수 확보가 가능하다.
해수를 담수로 바꾸는 1세대 기술은 ‘증발식’이다. 해수를 끓이고 그 증기를 응축시켜 담수를 얻는 원리다. 하지만 물을 끓이는데 많은 에너지가 사용됨에 따라 최근에는 ‘역삼투(Reverse Osmosis, RO) 분리막 방식’으로 공정이 전환되고 있다. 역삼투막 방식은 반투막을 사이에 두고 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 삼투압 차이만큼 물이 자연스레 이동하는 삼투현상을 반대로 활용한다. 해수에 삼투압보다 높은 압력을 가하면, 염분과 이온물질이 제거된 물만 반투막을 통과하여 깨끗한 담수를 얻을 수 있다. 역삼투막 방식은 증발식에 비해 에너지효율이 높고 경제성이 뛰어나 오늘날 전 세계 담수화 플랜트의 대부분이 이 방식을 채택하고 있다.
해수를 담수로 바꾸는 1세대 기술은 ‘증발식’이다. 해수를 끓이고 그 증기를 응축시켜 담수를 얻는 원리다. 하지만 물을 끓이는데 많은 에너지가 사용됨에 따라 최근에는 ‘역삼투(Reverse Osmosis, RO) 분리막 방식’으로 공정이 전환되고 있다. 역삼투막 방식은 반투막을 사이에 두고 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 삼투압 차이만큼 물이 자연스레 이동하는 삼투현상을 반대로 활용한다. 해수에 삼투압보다 높은 압력을 가하면, 염분과 이온물질이 제거된 물만 반투막을 통과하여 깨끗한 담수를 얻을 수 있다. 역삼투막 방식은 증발식에 비해 에너지효율이 높고 경제성이 뛰어나 오늘날 전 세계 담수화 플랜트의 대부분이 이 방식을 채택하고 있다.
-
- 기후변화 적응의 핵심기술, 해수담수화
-
국제 물 전문기관인 Global Water Intelligence(GWI)가 발간하는 담수화 시장 보고서에 따르면, 2021~2025년 시장규모는 826억 달러(5년간 연평균 약 165억 달러), 2026년~2028년 시장규모는 711억 달러(3년간 연평균 약 237억 달러) 규모로 연평균 5.6%의 급성장을 이룰 것으로 예측된다. 이처럼 가파른 담수화 시장의 성장세는 인구 증가, 산업화, 기후변화 등으로 인해 이용 가능한 내륙 수자원이 절대적으로 부족해짐에 따라 해수담수화 기술이 지속 가능한 물 공급의 핵심 전략으로 부상하고 있음을 분명히 보여주는 것이라 할 수 있다.
이러한 글로벌 해수담수화 시장의 빠른 성장세와 달리, 국내 해수담수화 시장은 아직 초기 단계다. 국내 해수담수화 시설의 대부분은 100㎥/일 이하의 소규모 플랜트로, 주로 도서 지역의 용수공급을 위한 시설이다. 1,000㎥/일 이상의 중·대규모 시설은 광양 포스코(30,000㎥/일), 부산 기장군(45,000㎥/일), 서산 대산임해산업단지 총 3개소에 불과하다. 이 가운데 올 연말 준공을 앞둔 대산임해산업단지 해수담수화 시설은 국내 최대규모이자, 국내 최초의 상용 해수담수화 시설로 설계부터 시공까지 전 과정에서 최신 건설공법과 스마트 건설안전 기술을 통해 K-water의 기술력과 시공관리 역량을 집약한 대표현장으로 평가받고 있다. -
-
-
충남서부권의 오랜 갈증을 해소할
국내 최대 해수담수화 사업 -
대산임해산업단지는 울산, 여수와 함께 국내 3대 석유화학단지로, 산업단지 내 생산설비를 가동하기 위해서는 안정적인 용수공급이 무엇보다 중요하다. 그러나 충남 서부권의 8개 시군은 대부분 보령댐에 수원을 의존하고 있으며, 대체 취수원이 부족하여 만성적인 물 부족에 시달려 왔다. 또한, 대산임해산업단지 입주기업들이 자체 취수원으로 활용하는 당진 대호지는 반복되는 가뭄으로 안정적인 취수가 어렵고, 농업용 저수지로서 수위가 20% 이하로 떨어지면 공업용수로의 공급이 제한된다. 인근의 삽교호나 아산호는 취수할 수 있는 여유 물량이 없다.
이에 따라 ‘대산임해산업단지 해수담수화 사업’이 추진되었다. 충남 서산시 대산읍 일원에 하루 10만㎥ 규모의 해수담수화 플랜트를 건설하는 이 사업에는 총 3,175억 원이 투입된다. 여기에는 취수시설 1개소, 도수·송수·방류관로 24.9㎞ 건설 등이 포함된다. 하루 22만 4,000㎥의 바닷물을 취수하여 플랜트에서 정화한 10만㎥ 규모의 담수를 대산임해산업단지에 공급할 계획이다. 입주기업들은 이를 통해 생산 안정성을 확보할 수 있으며, 산업단지에 배분되던 용수가 지역 생활용수 등으로 재배분됨에 따라 충남 서부권 지역 전반의 물 공급 안정성이 한층 강화될 것으로 보인다.
대산임해해수담수화 공정처리도
-
충남서부권의 오랜 갈증을 해소할
-
-
해수담수화 기술 고도화로
국가 물안보 강화와 물산업 성장 지원 -
기후변화로 인한 물 부족은 산업 성장과 국민 생활에 직결되는 문제다. 해수담수화는 고갈되지 않는 수원을 기반으로 한 실질적인 대안이자, 국가 물 안보를 뒷받침할 전략 자산이 될 수 있다. 그러나 해수담수화 기술은 다른 수처리 공정보다 에너지 소모가 크다는 단점을 가지고 있다. 이에 한국수자원공사는 에너지 저감, 친환경 공정 기술 등 연구개발을 통해 담수화 시설의 운영 효율을 높이는 동시에 경제성을 높이며 글로벌 경쟁력 확보에 나서고 있다.
우선 수원다변화를 통한 에너지 절감 기술을 개발하고 있다. 수원다변화는 해수에 호소수나 하·폐수, 방류수 등 염분 농도가 낮은 원수를 혼합해 해수담수화 플랜트의 유입 원수로 사용함으로써 염분농도를 낮춰 에너지 소모를 줄일 수 있다. 다만, 다양한 원수를 혼합 활용 시 역삼투 막오염이 심화될 수 있기 때문에 경제성을 고려한 적절한 균형점을 찾기 위한 연구가 수행되고 있다. 또한, 농축수의 재활용을 통해 환경적 영향을 줄이고 자원으로 재이용하는 기술도 개발하고 있다. 담수화 공정에서 생성되는 농축수는 높은 염분과 각종 이온 성분을 포함하고 있는데, 이 고농도의 농축수를 전해액으로 사용하면 저농도의 차아염소산나트륨을 생산할 수 있으며, 이외에도 마그네슘과 리튬 등의 고부가가치 광물을 생산할 수 있는 연구도 활발히 진행되고 있다. 한편, 생산된 차아염소산나트륨을 담수화 플랜트의 취수공정 주입 약품(시판 차염)으로 대체 사용하면 생산비용을 절감하는 동시에 해양생태계에 미치는 영향도 최소화 할 수 있다. 이외에도 온배수 재이용, 공정운영 최적화 기술 개발 등 관련 혁신기술 개발에 힘쓰고 있다.
기후변화로 인한 극심한 가뭄과 홍수, 그리고 기존 담수 자원의 한계는 우리 사회가 직면한 중대한 도전이다. 기후변화에 대응하는 물 관리 정책과 첨단 수자원 기술의 결합은 앞으로 우리 사회가 지속 가능한 발전을 이루는 데 핵심이 될 것이다. 대표적인 대체수자원 기술인 해수담수화의 기술고도화와 대산임해 해수담수화 사업의 성공적 운영은 앞으로 국내 물 공급 기반을 강화하고, 국가 물산업의 글로벌 경쟁력을 높이는 중요한 계기가 될 것이다.
대산임해해수담수화 플랜트 조감도
-
해수담수화 기술 고도화로
이벤트
독자의견
웹진구독신청
이전호 보기
독자의견
구독신청
이전호 보기