융합담수화 기술…바닷물도, 하수처리수도 마실 수 있게 만든다

여수하수처리장에 설치된 정.역삼투 융합 담수화 플랜트 내부 모습. [사진 정.역삼투 융합플랜트 기술개발연구단]

하수처리장에서 처리한 물과 바닷물을 걸러 마실 수 있는 맑은 물로 만들어내는 새로운 형태의 해수 담수화 시설이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이 기술이 적용되면 해안·도서 지역에서는 생활 오·폐수 처리로 해양오염을 예방하면서 식수 걱정도 덜 수 있게 됐다.

환경부 산하 한국환경산업기술원(원장 남광희)는 정·역삼투 융합플랜트 기술개발연구단(FOHC)과 함께 6~8일 전남 여수 유탑마리나호텔에서 최종 성과 보고회를 겸해 국제 정삼투회의를 개최한다고 5일 밝혔다.

특히, 8일에는 FOHC의 최종 성과물인 정·역삼투 융합 담수화시설(파일럿 플랜트)도 공개한다.

여수 담수화플랜트 전경 [사진 정.역삼투 융합플랜트 기술개발연구단]

여수하수처리장 내에 설치된 파일럿 플랜트는 하루 1000㎥의 담수를 생산할 수 있으며, 정·역삼투 융합 시설로는 세계에서 가장 큰 규모다.
지난 7월에 준공된 이 시설은 그동안 시범 가동을 계속해왔다.

이 시설은 하수처리장에서 최종 처리한 물과 해수를 이용해 담수를 생산한다.
1단계에서는 반투막(멤브레인)을 사이에 두고 한쪽에는 하수 처리수를, 다른 한쪽에는 바닷물을 넣게 된다.

바닷물의 염분 때문에 정(正)삼투작용이 일어나 하수 처리수가 바닷물 쪽으로 이동한다.
용질의 농도가 낮은 쪽의 물이 반투막 반대쪽 농도가 높은 쪽으로 이동해서 농도 평형을 맞추려는 것이 삼투작용이기 때문이다.

이 과정에서 하수 처리수에 남아있던 오염물질이 마저 걸러지게 된다.

부산시 기장군 기장읍 대변리에 건립된 ‘해수담수화 플랜트’의 내부. [중앙포토]

2단계에서는 하수 처리수가 들어와 염분 농도가 묽어진 바닷물을 역(逆)삼투 방식으로 걸러낸다.

강한 압력을 가해 농도가 높은 쪽에서 반투막 너머 농도가 낮은 쪽으로 물을 보내는 방식이다.
이를 통해 바닷물 속의 염분·오염물질도 걸러낸다.

연구팀이 두 가지 방식을 결합한 이유는 전력요금 때문이다.
에너지가 별로 들어가지 않는 정삼투 방식을 사용해 하수 처리수로 바닷물 염분 농도를 낮추면, 역삼투로 바닷물을 걸러내는 데 들어가는 에너지 비용이 줄어든다.

최종적으로 나온 염분은 마실 수 있을 정도로 깨끗하다.
현재 35개 먹는물 수질 항목을 검사했을 때 마시는데 문제가 없다는 결과가 나왔다.

FOHC의 한지희 박사는 "이번에 개발한 기술은 기존 역삼투 방식보다 전력요금을 25%가량 줄일 수 있는 것으로 나타났다"며 "도서 지역에서는 생활하수를 다시 식수로 사용할 수도 있다"고 말했다.

하수를 걸러 다시 마시는 데 대한 거부감을 완화하기 위해 싱가포르처럼 걸러낸 물을 기존 상수원(저수지)에 섞은 뒤 다시 취수해 수돗물을 생산하는 경우도 있다.

'해수담수화 플랜트'에서 역삼투압식으로 염분제거하는 장치. 기사 내용과 직접 관련 없음. [중앙포토]

FOHC는 2014년 출범했으며, 정부 연구비 221억원을 포함해 총 310억원의 연구비가 투입됐다.
연구단장은 국민대 손진식 교수이고, 효림산업·대림산업 등이 참여했다.

한편, 이번 국제 정삼투 회의에는 유럽 막(膜) 연구소의 개탄 블라딘 박사, 폴리페라의올지카바카진 대표, 시드니공과대학 손호경 교수 등이 연사로 나서 정삼투 기술의 전망과 방향에 대해 발표한다.

강찬수 환경전문기자  kang.chansu@joongang.co.kr