융합시사상식

 

 
 

 

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융합과학상식

바닷물을 마시는 것이 가능할까?
기간 : 2017-12-18 ~ 2018-01-19 당첨자발표 : 2018-01-19

바닷물을 마시는 것이 가능할까?


지구에 물은 얼마나 많을까? 지구본을 보면 지구상에 물이 얼마나 많이 분포되어 있는지 알 수 있다. 지구의 표면적 중 바다가 차지하는 비율은 약 70%이며, 남극과 북극은 빙하로 덮여 있다.호수, 강에도 물이 흐르고 심지어 땅 속에는 지하수도 있으며 공기 중에는 수증기의 형태로 존재하는 등 물은 지구상에 아주 풍요롭게 존재한다.그런데 왜 우리나라를 포함한 다수의 국가가 물 부족 국가 혹은 물 기근 국가로 분류되고, 지구촌의 많은 사람들이 물이 부족하여 불편을 겪을까?

 

 

 

물 부족 국가가 생기는 이유

 

해수와 담수의 정의와 비율을 알면, 물 부족 국가가 생기는 이유를 이해할 수 있다. 해 수란 바닷물을 말하고, 담수란 인간이 사용하고 마실 수 있는 물로 주로 빙하, 호수, 하 천, 지하수 등이 속한다. 수증기를 제외한 지구상의 전체 물에서 해수가 차지하는 비 율은 약 97.5%에 달한다. 그에 비해 담수가 차지하는 비율은 약 2.5% 정도이다. 그 중 에서도 우리가 손쉽게 이용할 수 있는 하천이나 호수의 물은 약 0.4%로, 수증기를 제 외한 지구상의 물 전체의 단 0.01%에 불과하다.

그렇다면 물 부족 문제를 해결할 수 있는 방법에는 무엇이 있을까? 강변 바닥의 지층 아래 고여 있는 물을 뽑아 이용하는 방법인 강변 여과수 개발, 빗물 이용시설을 설치 해 화장실이나 세정·청소용수, 조경수로 활용하는 방법, 한번 사용한 물을 생활용수나 공업용수로 다시 쓸 수 있도록 하는 중수도 시설 등 여러 가지가 있지만 지구상 물 전 체의 대다수를 차지하고 있는 바닷물을 이용하는 방법을 살펴보자. 바로 ‘해수 담수화’ 기술이다.

 

해수 담수화 기술이란?

 

지구상에서 물의 양의 약 97.5%를 차지하는 바닷물. 그러나 우리는 바닷물을 마실 수 는 없다. 삼투 현상 때문이다.

삼투 현상이란, 농도가 낮은 용액 쪽에서 높은 용액 쪽으로 물이 이동하는 현상이다. 인체와 바닷물에는 모두 무기염류가 녹아 있다. 그런데, 바닷물의 무기염류 농도가 우 리 몸 세포의 무기염류 농도보다 훨씬 높다. 따라서 삼투현상에 의해 세포에서 물이 빠져나오게 되고, 이것이 오히려 갈증과 탈수 현상을 유발한다. 이것이 반복되면 생명 에도 지장을 준다. 그렇다면 염분이 없는 물을 마셔야 하는데, 염분이 높은 바닷물을 염분이 없는 담수로 바꾸는 기술이 해수 담수화 기술이다.

 

해수 담수화 기술의 종류

 

해수 담수화 기술은 공정 방법에 따라 크게 열을 이용하는 증발법과 막을 이용하는 역 삼투막법으로 나눌 수 있다.증발법에는 다단증발법, 다단효용증발법 등이 있다. 이외 에도 냉동법, 전기 투석막법 등 여러 가지 종류가 있다.그 중에서 대표적인 방식 3가 지를 살펴보자.

 

1) 다단증발법(MSF, Multi Stage Flash)

바닷물을 가열해서 여러 단을 거쳐 수증기로 만들고 이를 응축시키는 과정을 반복해 서 물을 만드는 방식이다. 뜨거운 바닷물이 유입되면 각 단의 온도와 압력에서 차이가 발생하여 증발이 일어나고, 증발된 수증기는 차가운 공기와 만나 응축되어 담수로 저 장되는 원리이다. 1970년대 이후 중동에서는 대부분 MSF 방식의 담수플랜트로 건설 되고 있다.

 

 

(2) 다단효용증발법(MED, Multi Effect Distillation)

높은 온도의 증기가 통과하는 튜브 위로 바닷물을 뿌려 증기를 발생시키 는 방식이다. 뜨거운 금속 튜브의 외 부는 진공상태로, 바닷물을 60~70℃ 의 낮은 온도로 분사해도 쉽게 끓어 오른다. 따라서 열효율이 높고 담수화 작업의 규모가 크지 않아 산업용수 생산에 적합하다.

 

 

(3) 역삼투막법(RO, Reverse Osmosis)

물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 반투막을 이 용해 압력이 가해진 해수에서 물을 기타 물질과 분리하는 방식이다. 바닷물에 압력을 가해 수처리여과막을 통과시켜 염분을 걸러낸 후 불순물을 제거하는 과정을 거치면 깨 끗한 담수를 얻을 수 있다. 이 방식은 바닷물 특성에 따라 최적화할 수 있는 기술이 요 구된다. 에너지 효율이 높고 비 용이 저렴하며 가열로 인한 변 성, 재질 부식 등의 현상이 없어 가장 효율이 높은 기술로 꼽힌 다. 때문에 RO 플랜트의 수요 가 전 세계적으로 증가하고 있 는 추세이다. 우리나라에서는 부산시 기장군에 이 방식을 도 입한 해수 담수화 시설을 설치 하여 운영 중이다.

 

 

 

해수 담수화 기술의 현재와 미래

 

지구온난화, 물 자원의 지역 불균형 등의 원인으로 인해 물 자원의 고갈이 심화되고 있 는 상황에서 물 산업의 성장성과 중요성이 날로 커져가고 있는 가운데, 전 세계적으로 해수 담수화 기술 개발에 많은 투자와 노력을 기울이고 있다. 최근에는 MSF 방식과 혼 합하여 에너지 효율이 높고, 계절별로 최적의 방식으로 활용이 가능한 하이브리드 방 식의 해수 담수화 기술이 각광받고 있다. 담수가 부족한 중동 지역 국가, 이스라엘 등에 서는 해수 담수화 연구가 상당한 성과를 거두고 있다. 한국수출입은행에서 조사한 상 위 5개국의 해수담수화 시장 전망을 보면, 2014년에는 쿠웨이트와 중국이 1, 2등을 차 지했던 반면, 2018년에는 미국과 사우디아라비아가 강세를 보일 것으로 전망하고 있다. 우리나라에서는 부산 기장군, 제주도 등의 지역에 해수 담수화 시설을 설치하여 운영 중이다.

 

물 산업 시장의 규모가 날로 커질 것으로 전망됨에 따라 우리나라도 물 산업 기술 개발에 힘을 쏟고 있다. 우리나라는 아직까지 해수 담수화 이용 비율은 적은 편에 속하지만, 체계 적으로 기술을 개발하고 있으며, 그 기술력을 인정받고 있는 만큼 앞으로의 발전 가능성이 기대된다.

 

 

 

 

 

 

 

참여한 친구들

번호 제목 센터명 작성자 등록일
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