세계 최고 저에너지 해수담수 생산·운영 기술

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물이 부족한 세계 여러 지역에서는 무한한 수자원인 해수를 담수화해 사용하고 있다.
하지만 담수를 생산하기 위해서는 높은 전력이 필요하므로 에너지 소비량을
저감하는 기술을 갖춰야 한다. K-water연구원에서는 국내뿐 아니라
해외사업 진출을 위한 저에너지 해수담수화 기술을 개발하고 있다.

글·사진 이경혁(K-water연구원 맑은물연구소 수석연구원)

최근 기후변화로 세계 곳곳에 극심한 가뭄 현상이 빈발하고 있다. 우리나라 역시 일부 지역에서 극심한 가뭄을 겪으며 용수가 부족한 현상이 나타나기 시작했다. 2015년에는 충남 서부 해안 지역인 대산 임해산업단지에서 공장을 가동하기 위해 농업용수를 생활용수로 전환해 사용하는 상황까지 발생했다.

한편 오래전부터 수자원이 부족한 중동지역은 물을 확보하기 위해 다양한 고민을 해왔다. 그 일환으로 무한한 수자원인 해수를 담수화하는 기술을 도입하는 데 적극적으로 나섰다. 과거에는 석유가 풍부한 지역적 특성상 해수를 가열해 증발시켜 담수를 생산했으나, 최근 많은 중동 국가가 탈석유 시대를 선언하고, 신재생에너지 등을 활용한 에너지 저감 정책을 펼치고 있다. 이런 흐름에 따라 해수담수 플랜트도 과거 해수담수화에 높은 에너지(8∼12kWh/m³)가 요구되던 증발식에서 상대적으로 낮은 에너지(3∼4 kWh/m³)가 소요되는 역삼투막(Reverse Osmosis, RO) 방식으로 바뀌기 시작했다.

중동에서도 통할 i-water 기반 운영 프로그램 개발 중

K-water연구원에서는 한국환경산업기술원 플랜트 연구사업의 일환으로 세계 최고 수준의 중동 맞춤형 저에너지 해수담수 플랜트 기술 개발 연구 과제에 참여 중이다. 2016년부터 2021년까지 해수를 이용해 담수 1톤을 생산하기 위해 전력 3.3kWh만 사용하는 해수담수화 플랜트 요소 기술을 개발하고 있다.
이를 위해 해수담수화 플랜트의 수질과 설비의 운영 데이터를 실시간으로 분석해 데이터베이스를 구축·분석하는 지능화 기술을 개발해 플랜트의 최적 운영 조건을 결정하는 i-water 기반의 운영 프로그램을 개발 중이다. 이 프로그램에는 해수담수 단위 공정마다 운영 데이터를 분석해 성능을 최적화하고, 목표로 하는 소비 전력량을 만족하기 위한 최적의 운영 조건을 결정할 수 있는 기술을 적용할 예정이다.
또한 에너지 대부분을 사용하는 역삼투막의 오염도를 실시간으로 모니터링하고 예측해 최적의 화학 세정 주기를 결정하는 기술도 적용할 방침이다. 지금까지 개발한 이러한 기술을 검증하기 위해 해수담수 실증 플랜트를 대산 임해산업단지에 설치해 평가하며 기술을 보완해왔다. 그리고 내년부터는 아랍에미리트 현지에 1,000m³/일 규모의 해수담수 플랜트를 건설해 아랍에미리트의 대표적 에너지 기업 마스다(Marsdar)와 공동으로 플랜트 성능을 평가할 예정이다.

해외 해수담수 플랜트 시장 확보와
국내 물복지의 원동력 될 것

연구를 통해 개발한 다양한 저전력 소비 해수담수화 생산요소 기술은 주요 수요국인 중동 지역의 해수담수 플랜트 사업 시장에 진출하는 교두보 역할을 할 것으로 기대한다. 또한 해외뿐 아니라 대산 임해산업단지에 K-water에서 추진 중인 국내 최대 용량(10만m³/일) 해수담수화 플랜트에도 이 기술을 적용해 운영비 절감뿐 아니라, 세계적 수준의 저에너지 해수담수화 플랜트 중 하나로 기록될 전망이다.

미국 전 대통령 존 F. 케네디는 “만약 우리가 저렴한 비용으로 바닷물에서 맑은 물을 생산할 수 있다면 이는 인류를 위한 위대한 공헌이 될 것이며, 다른 과학적 성취를 뛰어넘는 업적으로 남을 것입니다”라고 연설하기도 했다. K-water에서 개발한 해수담수화 기술은 상수도를 공급하기 어려운 도서 지역 섬 주민을 위해 설치한 소규모 해수담수 시설에도 적용해 물복지를 실현할 수 있는 주요한 방안 중 하나가 될 것이다.

 

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