물 부족 문제의 해결책, 해수담수

_ 오늘날 전 세계적으로 물 술족이 심화함에 따라 해수 담수화 기술이 이를 해결할 수 있는 하나의 방법으로 떠오르고 있다. 현재 전 세계적으로 120여 개 국가 8500여 개소에서 해수 담수화 시설을 운용하고 있으며, 특히 물이 부족한 중동지역에서는 해수 담수화에 대한 수요가 지속적으로 증가하는 상황이다. 국내에서도 규모는 크지 않지만, 공업용수와 도서 지역의 식수 등으로 해수 담수화 시설이 운용되고 있다. 그뿐만 아니라 선박에서는 식수를 얻기 위해서 증류법을 이용한 해수 담수를 사용하고 있다. 과거에는 바닷물을 끓여서 담수를 얻는 증류법이 주된 방법이었다면, 최근에는 높아진 석유가격에 따라 에너지 소모량이 증류법보다 1/3 정도로 적은 역삼투압 방식이 많이 사용되고 있다. 우리나라에 있는 대규모 해수 담수화 플랜트 시설인 기장 해수 담수 플랜트 또한 역삼투압 방식을 사용하고 있다. 해수 담수화 역삼투압 방식은 어떠한 과정을 통해서 바닷물을 식수로 바꾸는 것일까? 기장의 해수 담수화 시설을 통해서 점점 많이 사용되고 있는 ‘역삼투압’ 해수 담수 과정에 대해 알아보자.

 

 

역삼투압식 해수 담수화 기술

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

❶ 취수공정 : 취수공정은 펌프를 통해 해수를 해수 담수화 시설로 보내는 과정이다. 취수구에서는 스크린 장치를 통해서 해양생물이 담수화 시설로 들어가는 것을 차단한다.

❷ 전처리공정 : 전처리 공정은 녹아있는 이물질이나 미생물 등을 처리하는 과정이다. 전처리공정에서는 먼저 용존공기부상설비(DABF)를 사용하여 해수 내의 해조류를 제거한다. 이 과정이 끝난 물은 침전물을 걸러내는 단계인 여과단계를 거치게 된다. 여과방법은 2가지가 있다. 하나는 물은 통과시키지만 침전물 등의 이물질은 통과시키지 않는 한외여과막(UF)을 사용하는 방식이고, 다른 하나는 모래 등의 입자형 여과제를 층층이 쌓아놓은 이중여과지(DMF)를 사용하는 방식이다. 한외여과막을 사용하는 방식이 최근 사용되는 뛰어난 방식이지만 주변 조류의 흐름 등의 해수 담수화 플랜트 주변 상황에 따라서 어떠한 방식을 사용할지가 결정된다.

❸ 역삼투 공정 : 역삼투 공정은 해수 내의 나트륨, 마그네슘 등의 이온을 제거하는 과정이다. 역삼투 공정을 이해하기 위해서는 삼투압에 대해 알아야 한다. 삼투압이란 농도가 다른 두 액체를 반투막으로 막아 놓았을 때, 용질의 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매가 옮겨가는 현상에 의해 나타나는 압력이다. 해수의 경우에는 용질은 나트륨 등의 이온이고 용매는 물이다. 그림처럼 삼투압 현상이 발생하면 용질이 적게 섞여있는, 다시 말해 농도가 낮은 물이 농가 높은 물로 이동하기 때문에 상대적으로 높은 농도인 부분은 수위가 상승하게 된다. 하지만 삼투압 현상이 발생한 상황에서 높은 농도인 부분에 압력을 가하면 이 부분의 용매인 물은 반대편으로 빠져나가지만, 용질인 이온은 반투막을 통과하지 못하고 남게 된다. 결과적으로 이 과정이 끝나면 한쪽에는 이온이 제거된 물이 남게 되며, 이는 파이프를 통해 음용수 저장탱크로 이동된다. 반면 다른 한쪽에는 일반 해수보다 염도가 높은 농축수가 만들어지며, 이는 침전물 등이 모이는 슬러지 탱크로 보내져 불순물을 제거한 후 바다로 배출된다.

❹ 후처리 공정 : 후처리 공정은 해수담수를 식수로 사용할 때 거치는 과정이다. 공업용 담수의 경우에는 이 과정을 생략한다. 역삼투 공정을 거친 물에는 약 200ppm의 이온이 존재한다. 이는 식수로 사용되기에는 적은 수치이다. 이에 따라 후처리 공정에서는 미네랄 주입장치를 통해 해수담수속에 부족한 신체에 필요한 미네랄을 공급하며, 기장 해수 담수화 플랜트에서는 이 과정에서 수산화칼륨을 사용한다.

 

기장의 뜨거운 감자, 해수담수화

_ 기장에서는 해수담수화 사업이 뜨거운 감자다. 해수담수를 통해 수돗물을 공급하려는 시청 측과 이에 반대하는 기장군민들의 갈등의 골은 해수담수화가 진행되고 있는 몇 년 동안 깊어지고 있다. 이번 3월 민간 주도하의 주민투표가 이뤄졌으며, 26.7%의 주민이 참여한 이 투표는 약 90%의 주민이 해수담수화 반대를 원한다는 결과를 도출했다. 뿐만 아니라 기장 해수화 반대대책협의회에서는 ‘법적인 효력이 있는’ 주민투표를 하려는 시도를 하고 있으며, 부산시측과 법적인 절차를 밟고있는 중이다. 뿐만 아니라 매일 부산시청 앞에서는 해수담수 반대 1인 시위가 진행중이다. 반면 부산시에서는 해수담수화물 ‘순수’를 생산하고 있으며, 부산시 공무원들을 상대로 이 물을 음용하도록 하고 있다.

 

 

양측의 입장이 첨예하게 대립하고 있는 상황에서 과연 기장 해수담수화는 진행해도 되는 것일까?
이에 대한 부산시 상수도사업본부측과 김세규 기장 해수담수화 반대대책 협의회 위원장의 의견을 들어 보았다.

 

Q1. 해수 담수가 논란이 되고 있는 가장 큰 문제는 방사능 문제이다. 과연 해수담수는 방사능으로부터 안전한가?

▶ 상수도 사업본부 : 기장의 해수 담수는 방사능으로부터 안전하다. 기장의 해수 담수는 세계적인 권위를 가진 미국국제위생재단(NSF)의 검사를 통과한 깨끗한 물이다. NSF와 수질연구소에서는 기장 앞바다의 물에 대해 논란이 되고 있는 삼중수소를 포함한 총 72종의 인공, 천연 방사능 물질을 조사했다. 하지만 천연방사선 물질인 라돈(radon)을 제외한 모든 방사성 물질은 검출되지 않았다. 라돈 또한 다른 생수 속에 있는 라돈과 비슷한 수치로, 건강을 위협하지 않는다. 그뿐만 아니라 기장 해수 담수화 시설에는 '방사성 물질 분석감지센터'가 있다. 이곳에서는 실시간으로 방사성 물질을 검사하고 있다.
▶ 김 위원장 : NSF의 검사를 통했다고 안전한 물인 것은 아니다. 물은 지속해서 변한다. NSF 검사는 3월 주민 투표 이후 더는 하지 않은 것으로 알고 있다. NSF 한국지사에서도 이번 검사를 설득논리로 사용할 수 없다는 약정을 했다고 한다. 그뿐만 아니라 각종 검사에서 불검출이라고 하는 것은 검사하는 측에서 정해놓은 기준치 이하의 방사성 물질이 있을 수 있다는 것이다. 미량의 방사성 물질이라도 지속해서 노출되면 위험하기 때문에 이를 무시할 수 없다. 또한 부경대학교에서 2015년도에 진행한 고리 주변 환경방사능 검사에서는 기준치 이하지만 스트론튬, 세슘, 삼중수소 등의 방사성 물질이 검출되었다. 기장 앞바다에 방사성 물질이 없을 수 없다.

 

Q2. 기장의 해수 담수를 마심으로서 일반 물에 있는 미네랄을 공급받을 수 있는가?

▶ 상수도 사업본부 : 기장 해수 담수에 공급되는 미네랄인 천연 수산화칼륨을 통해서 인체에 필요한 마그네슘, 칼륨, 칼슘 등의 미네랄을 함유한 물을 공급할 수 있다.
▶ 김 위원장 : 아무리 미네랄을 인공적으로 공급하더라도 담수에 있는 다양한 미네랄을 공급할 수는 없다. 그뿐만 아니라 소석회(수산화칼륨)는 간의 부식작용을 유발할 수 있는 물질이다.
※ 수산화칼륨은 복부 장기(위, 췌장, 비장, 간 및 소장)의 출혈을 일으킬 수 있으나(NCIS), 국립환경과학원고시「유독물질 등의 분류기준 및 표시방법에 관한 규정」 상 “특정 표적장기독성(1 회 노출): 분류되지 않음”

 

Q3. 부산지역은 낙동강 등의 취수원이 있음에도 불구하고 해수 담수화를 해야하는가?

▶ 상수도 사업본부 : 장기적인 관점에서 볼 때 새로운 취수원을 구해야 할 필요가 있다. 부산시의 낙동강 원수 의존율은 94%다. 다양한 취수원을 확보함으로써 수질의 오염에 대비할 수 있다. 뿐만 아니라 기장지역은 화명정수장으로부터의 거리가 길기 때문에 중간에 누수나 잔류염소 등의 문제가 있는데. 기장 해수담수는 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법이다.
▶ 김 위원장 : 부산의 상수도 가동률은 53%다. 이는 나머지 47%의 물은 버린다는 것이다. 물이 부족하지 않다. 또한, 기장의 해수 담수화 플랜트는 해수 담수기술 수출을 위한 곳이다. 산업체의 데이터베이스를 만들기 위해 기장군민들이 희생할 수는 없다. 만약 낙동강 물이 오염되었기 때문에 해수 담수를 이용한다고 한다면 이는 낙동강 물을 포기한다는 것이나 마찬가지인데, 이는 옳지 않다고 본다.