바닷물 1t 정제 소모전력 2.2㎾/h까지 낮췄다

지스트 김인수 교수팀, 산업용수용 담수화 플랜트 차세대 원천기술 개발
사우디아라비아 담수청 산하 연구소서 공동연구 제안

바닷물

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 바닷물과 하수를 정제해 산업용수로 만드는데 에너지를 최소화 하는 기술을 개발했다. 실제 현장에서 이 기술을 이용해 물 1t을 생산하는데 시간당 2.2㎾까지 낮췄다.

광주과학기술원(GIST)은 지구환경공학부 김인수 교수 연구팀이 하수처리수 재이용과 해수담수화를 융합한 가압형 정삼투-역삼투 기술의 원천 기술을 세계 최초로 확보했다고 24일 밝혔다. 연구진은 이번 연구 성과가 국내 공업용수가 부족한 산업단지에 적용 가능성이 높다고 설명했다.

김인수 교수는 "현재 사우디아라비아의 담수청(SWCC) 산하 담수화 기술 연구소(DTRI)에서도 실증 시설 설치 및 운영에 대한 공동연구를 제안 받았다"고 말했다.

연구진은 가압형-정삼투 역삼투 실증 파일럿 시설을 장기운전해 실제로 해수와 하수를 정제했다.

이를 통해 하수 유량, 해수 유량, 분리막 투과 압력 등 핵심 운전조건들이 복합적으로 막오염으로 인한 성능 저하에 미치는 영향을 실험적으로 평가했다. 또 실제 데이터와 공정 시뮬레이션을 통해 전체 에너지 소비량 및 경제성을 비교분석했다.

분석 결과, 가압형 정삼투의 막오염으로 인한 에너지 소비 증가량은 전체공정에서 보면 정삼투 대비 비슷한 것으로 나타났다. 또 전체 공정의 소요 에너지와 소요 막 면적을 고려했을 때 오히려 더 경제적이라고 연구진은 설명했다.

김 교수는 "향후 산업용수용 담수화 융합공정 플랜트 시장에서 국내 기술의 해외 수출 판로를 개척해 나갈 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 물 분야 최고 국제학술지인 '워터 리서치'에 8월 3일자로 온라인 게재됐다.

물 담수화. 게티이미지 제공

한편, 역삼투 공정은 삼투현상의 반대방향으로 높은 압력을 가해 담수를 생산하는 분리막기반 담수화 기술이다. 1950년대에 처음 개발 이후 50년 이상 해수담수화 시장을 독점해왔으나 많은 에너지 사용이 걸림돌이 돼 왔다.

2000년대 이후로 기술 성숙기에 접어들어 더 이상의 소요에너지 절감을 기대하기 어려운 상황이다.

정삼투 공정은 서로 다른 농도를 가진 두 용액 사이에 비공극성 막을 배치해 삼투압 차에 의해 물을 여과하는 공정으로 최근에는 기존 역삼투 공정과 융합한 '정삼투-역삼투 공정'이 주목받고 있다.

가압형 정삼투는 약간의 압력으로 생산수량을 2배 이상 올릴 수 있는 기술로 실제 분리막 기반 수처리 플랜트의 경제성에서 가장 중요한 막면적을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대되었으나, 가압으로 인해 막오염의 정도가 심해 실용적이지 못하다는 지적을 받아왔다.

[e-mail] 김만기 기자