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Title 3년 안에… 바닷물, 물 쓰듯 쓰는 날 온다
Wirter Roplant Date 2016-07-12 오전 9:45:55
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[海水를 담수로… GS의 차세대 기술]

- 海水담수화 대표 기술 '역삼투 방식'

막 사이에 두고 바닷물 압력 주면 물 성분만 맑은물 쪽으로 이동

- 남은 고농도 바닷물로 전력 생산

하수처리수로 삼투현상 일으켜 바닷물 희석시키고 에너지 생성… 환경오염·전력소모 단점 해결

"현재의 물 부족 사태를 방치할 경우, 동아시아를 비롯한 세계 상당수 지역은 수십 년 내 심각한 경제적 타격을 입게 될 것이다."

세계은행(WB)은 지난 5월 발표한 '고온건조: 기후변화, 물, 그리고 경제' 보고서를 통해 이같이 경고했다. 세계은행은 이미 물이 부족한 중동과 아프리카 사하라 일대는 2050년까지 적극적인 대책을 마련하지 못했을 때 각각 국내총생산(GDP)의 14%와 11.7%가 줄어들 것으로 예측했다. 또 한국이 속한 동아시아 국가들도 GDP가 7.1% 감소할 것으로 예상했다.

유엔에 따르면, 바닷물을 담수(淡水)로 만들어 생활용수로 쓰는 인구는 작년 기준으로 세계 인구의 1% 수준이었지만, 2025년에는 14%로 치솟을 전망이다. 글로벌 리서치업체 프로스트앤드설리번은 지난해 116억달러(13조3000억원) 규모였던 해수담수화(海水淡水化) 시장이 2019년에는 64% 늘어난 190억달러 규모로 성장할 것으로 예측했다.

국내 기업들도 이 시장을 잡기 위해 기술 개발에 박차를 가하고 있다. GS건설은 2013년부터 부산에서 정부 지원 아래 구성된 'GMVP 연구단(단장 김승현)'에 참여해 차세대 해수담수화 기술인 'SWRO-PRO 하이브리드 기술' 개발을 진행 중이다. 핵심 목표는 기존 해수담수화 플랜트의 대규모 전력 소모 문제를 해결하는 데 있다. GS건설은 2014년 삼투(渗透)현상을 이용해 전력 소모를 줄이는 기술 개발에 성공했고, 현재 실증(實證)·개선 과정을 밟고 있다.

역삼투 이용하는 해수담수화 방식, 단점은 전력 소모

해수담수화 기술에는 역삼투(逆渗透·SWRO) 방식, 증발 방식, 전기투석 방식 등이 있다. 최근 가장 널리 쓰이는 기술은 세계 해수담수화 플랜트의 약 80~90%가 쓰는 역삼투 방식이다.

역삼투 방식은 삼투현상을 거꾸로 이용하는 것이다. 물 분자 정도만 통과할 수 있는 반(半)투막 양쪽에 농도가 다른 두 용액을 집어넣으면, 농도가 묽은 용액 속의 물 성분(용매)이 진한 용액 쪽으로 이동한다. 이것이 삼투현상이다. 하지만 농도가 진한 용액에 높은 압력을 가하면, 진한 용액의 물 성분이 묽은 농도의 용액 쪽으로 이동한다. 이를 '역삼투현상'이라고 부른다. 역삼투 방식의 해수담수화는 바닷물 쪽에 강한 압력을 가해 소금기를 제외한 물 성분만 맑은 물 쪽으로 넘어가도록 만드는 것이다.

여기에는 두 가지 단점이 있다.

우선 높은 압력을 만드는 과정에서 많은 전력이 필요하다. 국내 전기료로 따졌을 때, 하루 10만t 생산 규모(한국인 평균 기준 약 30만명 이용분) 플랜트에서 전기료로만 하루 약 4000만원이 든다.

부산물 처리도 문제다. 역삼투 장치를 거치면서 물 성분이 대거 빠져나가고 남은 '농축 해수'(고농도 바닷물)가 발생한다. 이 농축수는 그대로 방류하면 해양 생태계에 악영향을 줄 수 있어 2차 처리를 해야 한다.

세계 최초로 잔존 해수 이용한 에너지 저감법 개발

GS건설은 2014년 '염도차 에너지 발생 공정(PRO)'을 도입해 이 두 가지 단점을 동시에 개선하는 데 성공했다. 민물이지만 그냥 버려지는 '하수처리수(水)'를 끌어와 농축 해수와의 사이에서 삼투현상을 일으키고, 이때에 물 성분이 빠르게 이동하면서 발생하는 에너지를 활용하는 방식이다.

GS건설은 이 에너지로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 데 성공했다. 또 이 에너지를 해수담수화 과정에서 필요한 압력의 원천으로 쓰는 '삼투에너지 회수 방식'도 개발했다. 현재 2019년 상용화를 목표로 효율성 향상을 위한 공정 최적화가 진행 중이다.

여인호 GS건설 선임연구원은 "세계 최초로 개발한 삼투에너지 회수 방식의 경우 기존 시설 대비 전력비로는 25% 이상, 플랜트 전체 운영비 대비로는 10% 이상 절감된다"며 "하루 10만t 생산 플랜트 25년 운영 기준으로 이 기술로만 추가 수익 창출 효과가 300억원 이상이어서 세계 시장을 선도하는 기술이 될 것"이라고 말했다.

[장상진 기자 jhin@chosun.com]
 

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