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ⓒ크라우드픽

 

이제는 블루 골드의 시대

지난 세기가 블랙 골드, 석유의 시대였다면 21세기는 블루 골드, 물의 시대라는 말이 있습니다. 그만큼 물은 우리의 삶에 없어서는 안 될 소중한 자원입니다. 하지만 우리가 필요로 하는 염분이 적은 담수를 얻기란 쉽지 않을뿐더러 심해지는 토양오염과 급격한 기후변화로 인해 전 세계적으로 물 부족 현상이 발생하고 있습니다. 지난 2017년, UN 사무총장인 안토니우 구테흐스는 “2050년이 되면 물 수요가 40% 이상 늘어나는 데 반해 전체 인구의 4분의 1 이상이 만성적인 물 부족 국가에서 살게 될 것”이라고 경고하기도 했습니다.

 

물 부족 현상, 해수 담수화로 해결하자!

이러한 전 세계적인 물 부족 현상을 해결하고자 등장한 것이 해수 담수화 기술입니다. 해수 담수화는 말 그대로 바닷물의 염분을 제거해 담수로 만드는 것을 뜻합니다. 염분을 제거하는 방법에 따라 기술의 종류가 매우 다양한데요. 그중 대표적인 해수 담수화 기술 두 가지에 대해 알아보도록 할까요?

 

1세대 기술 : 증발법

증발법의 원리 ⓒ오승현 제작

 

첫 번째 해수 담수화 기술은 증발법입니다. 증발법은 담수화 기술 개발 초기에 시장의 주요 기술이었기 때문에 1세대 기술이라고도 불립니다. 증발법은 바닷물을 가열하여 증발시키는 과정을 거쳐 담수를 생산하는데요. 해수를 가열하면 염분이 없는 깨끗한 수증기가 만들어지겠죠. 이 증기를 다시 냉각시켜 담수로 만드는 것입니다. 다른 기술들에 비해 공정이 단순하다는 장점이 있지만, 해수를 증발시키기 위해 많은 에너지가 필요하고 염분이 많은 농축수가 발생한다는 단점이 있습니다. 참고로 이런 농축수 처리 과정에서 환경오염의 우려가 있다고 합니다.

 

2세대 기술 : 역삼투법

역삼투법의 원리 ⓒ오승현 제작

 

증발법의 단점을 보완해 담수를 생산하고자 고안된 기술이 2세대 기술인 역삼투법입니다. 역삼투법은 증발법과 비교해 같은 양의 담수를 보다 적은 에너지로 생산해낼 수 있습니다. 원리를 이해하려면 알아둬야 할 개념들이 몇 개 있는데요. 우선 삼투 현상이란 물이 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 현상을 말하며, 이때 발생하는 압력이 삼투압입니다. 또한, 농도가 높은 쪽에 삼투압 이상의 압력을 가하면 물이 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로, 즉 삼투 현상의 반대 방향으로 이동하게 되는데요. 이 현상을 역삼투 현상이라고 합니다. 역삼투법은 소금분자를 막고 물 분자는 통과시키는 막을 경계로 해 양쪽에 해수와 담수를 넣은 다음 삼투 현상으로 인해 담수가 해수로 이동하면 해수에 삼투압보다 높은 압력을 가해 역삼투 현상을 유도합니다. 이때, 물 분자만 막을 통과하게 되어 담수를 생산해낼 수 있는 것입니다. 역삼투법은 담수화에 필요한 에너지를 줄였지만, 다소 복잡한 담수화 과정과 여전한 농축수 문제가 그 단점입니다.

 

정리하자면 대표적으로 상용화된 해수 담수화 기술에는 증발법과 역삼투법이 있습니다. 그러나 두 기술 모두 담수를 생산할 때 상당한 에너지를 소모하고 부산물인 농축수로 인해 환경오염의 가능성이 있습니다. 이런 단점들을 개선하고자 수많은 해수 담수화 관련 기술들이 연구 중인데요. 그중 두 가지를 소개해보고자 합니다.

 

에너지를 줄이자! : 정삼투법

역삼투법이 담수화 과정에서 역삼투 현상을 이용하는 반면 정삼투법은 일반적인 삼투 현상을 이용합니다. 보통 역삼투 현상을 발생시키고자 펌프로 높은 압력을 가하는데요. 이때 소모하는 에너지를 줄이고자 한 것이죠. 정삼투법은 압력을 가하는 대신 높은 삼투압을 가진 용액을 담수에 첨가해 삼투 현상을 유도하고 해수의 물을 이동시켜 담수를 생산할 수 있습니다.

 

농축수를 줄이자! : 막증발법

막증발법은 기존 증발법과 막을 이용한 여과 기술을 접목해 탄생한 기술입니다. 가열된 해수를 액체 상태의 물이 통과하지 못하는 특수한 막을 지나가게 해 증기만 통과시킨 후 냉각시켜 담수를 만드는 것인데요. 이 막은 농축수에 포함된 환경오염 물질을 걸러낼 수 있어 농축수 처리에 유용합니다. 같은 양의 담수를 생산할 때 약 30%의 농축수 저감 효과를 낼 수 있다고 합니다.

 

해수 담수화 기술의 종류와 특징 ⓒ오승현 제작

 

한전과 해수 담수화

일찍이 깨끗한 물의 필요성을 인식한 한전은 2000년대 초반부터 고효율 저에너지 담수화시스템을 개발하고자 지속적인 연구를 하고 있습니다. 이를 바탕으로 한전은 세계 해수 담수화 시장에서 입지를 다지고자 노력하고 있는데요. 2016년에 이란 에너지 시장에 진출해 이란에너지연구소와 담수화 기술을 공동으로 실증했습니다. 2019년에는 사우디아라비아 담수화 시장에 뛰어들기도 했죠. 특히 사우디의 해수 담수화 시설은 역삼투법에 열과 전기를 이용한 하이브리드 시스템으로 설계했는데요. 이에 참여함으로써 한전이 보유한 뛰어난 기술력 알릴 수 있었습니다.

 

한전과 해수 담수화 ⓒ오승현 제작

 

해수 담수화의 대표적인 기술 두 가지에는 증발법과 역삼투법이 있으며 이 글에서 언급한 정삼투법과 막증발법을 비롯해 수많은 저에너지 고효율 담수화 기술이 연구되고 있습니다. 물 부족 현상이 심화되면서 담수의 수요가 증가함에 따라 획기적인 담수화 기술과 담수화 시장에서의 입지가 중요해지고 있는데요. 그동안 한전의 행보를 보아 앞으로 한전의 해수 담수화 기술 개발과 시장 개척은 원활히 이루어질 것이라고 예상됩니다. 블루 골드의 시대, ‘한전과 해수 담수화’가 그 미래입니다!

 

 

 


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  • 환경 2021.06.11 14:57
    관심 있는 분야여서 읽어봤는데 누구나 이해하기 쉽게 깔끔하게 정리되어 있네요. 쓰신 글 잘 읽고 갑니다~
  • 자연 2021.06.11 15:09
    해수의 담수화 시설의 규모 커서 섬지구같은 지역에 사용하기 힘들다라는 말을 들어본것같은데 이미 나온지는 모르곗지만 이런 시설들이 간편화되어서 규모가 적어진다면 정말 효율적일것같네요 좋은 내용 잘읽었습니다. 감사합니다.
  • 2021.06.11 15:20
    해수담수화에 대해 찾으면 중구난방한 글들이 대부분이었는데 쉽게 정리해주셔서 읽기도 편하고 이해하기 되게 좋네요. 좋은 기사 감사합니다. 해수담수화 기술이 더 발전돼 여러 문제들이 조속히 해결되었으면 좋겠네요!
  • 라라 2021.06.11 19:25
    해수 담수화 기술이 이렇게 발전해 있는지 몰랐네요 좋은 글 감사합니다!
  • 보라치킨 2021.06.11 21:01
    효율적인 담수화 기술로 물 부족 현상이 하루 빨리 해결되었으면 좋겠네요. 좋은 정보 얻어갑니다 감사합니다!
  • 후루룹 2021.06.11 21:28
    그림과 함께 아주 일목요연하게 정리된 글 잘 보았습니다. 이해도 잘되고 아주 쉽게 설명해두셨네요. 정말 필력이 좋으신 기자님 같습니다. 앞으로도 좋은 기사 부탁드립니다

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