올여름 우리나라는 지구온난화의 영향으로 기상 관측이래 최고의 온도를 기록하면서 극심한 폭염에 시달렸다. 다행히 서울을 비롯한 수도권은 한강수계에 건설된 다목적 댐 덕분에 마시는 물 부족으로 인한 곤란을 겪지 않았다. 그러나 부산지역은 4대강 사업의 결과로 낙동강의 흐름이 느려짐에 따라 극심한 녹조 현상이 발생하여 수돗물에 대한 불신이 드높았다.

향후 지구온난화는 더 심해질 것으로 추측되고 있으며, 올해처럼 뜨거운 날씨들이 더 심화될 것으로 예상된다. 앞으로 지구온난화현상 등으로 강수량이 줄고 이에 따라 수질 악화 등으로 먹는 물의 확보가 중요하게 될 것이다. 올해처럼 극심한 폭염과 강수량 부족은 먹는 물에 대한 걱정을 불러일으키게 만들었으며, 이에 대한 대비책이 필요하다는 것을 일깨워주었다.

우리나라는 인구증가와 도시화의 팽창, 공업화의 진행 등으로 날로 수자원의 확보가 중요시되고 있다. 그러나 현재의 상수도 처리 시스템처럼 한정된 강수량과 저수량에 의존하는 것은 굉장히 위험해 보인다. 우리나라는 유엔이 지정한 물 부족 국가로 등록되어 있으며, 앞으로도 물 부족 문제는 계속 우리 일상생활과 경제활동에 큰 영향을 줄 것이다. 유엔 환경 계획(UNEP)의 환경보고서에 따르면, 전 세계 인구의 1/3이 극심한 물 부족에 시달리고 있으며, 2025년에는 전 세계 인구의 2/3 정도가 물 부족 국가에 살게 될 것이라고 한다.

물 부족 문제를 해결하기 위해서는 기존 강에 더 많은 댐과 보를 건설해야 하지만, 올해 여름에 나타난 녹조현상 등으로 완벽한 해결책이 아님을 알 수 있다. 오히려 물의 흐름을 막을 경우 심각한 수질오염을 유발시킬 수 있다. 미국에서는 댐이 환경적 피해만 주고 안전하게 관리하기에는 너무 많은 비용이 소요되면서 댐들을 해체하는 추세이다. 미국에서만 이미 5백여 개에 달하는 댐을 해체했으며, 프랑스를 비롯한 많은 국가들에서도 댐을 해체하고 강과 생태계를 복원시키려는 추세가 가속화되고 있다.

극심한 물 부족 예상

우리나라의 물 부족 문제를 해결하는 방안 중의 하나가 해수담수화(海水淡水化, seawater desalination) 시설을 만드는 것이다. 해수담수화는 해수탈염((海水脫鹽)이라고도 하며, 바닷물에서 염분을 포함한 용해물질(溶解物質 , dissolved matter)을 제거해 순도 높은 마실 물 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 물 처리 과정을 말한다. 해수담수화 설비 또는 해수담수화 플랜트 (plant)는 바닷물을 담수(淡水, freshwater)로 생산 하는데 필요한 생산설비이다. 

현재 지구상의 물 중 인류가 마시거나 농업용수 등으로 활용할 수 없는 물이 98%나 된다. 하늘에서 비가 땅 위에 떨어지면 강 등을 통해 바다로 흘러가게 되는데, 물이 땅 위와 땅속으로 흐르는 동안 무기염류(mineral)와 다른 물질 등이 용해되어 점점 염도가 증가한다. 강을 지나 바다에 도착한 물은 태양에너지에 의해 증발 하게 되며, 이 증발 과정에서 염분 등을 남기며 순수한 물만이 구름을 형성하고 비가 되는 순환을 하게 된다. 즉, 인류가 지구상에서 마음 놓고 마시거나 사용할 수 있는 물은 극히 적은 양인 것이다.

우리나라도 예외가 아니어서 향후 극심한 물 부족 현상이 예상된다. 이를 극복하기 위한 방법으로 해수담수화 플랜트를 만드는 것을 적극적으로 추진해야 한다. 해수담수화 플랜트는 물이 부족하고 석유에너지가 풍부한 중동지역에서 활발하게 건설되고, 운영 중에 있다. 두산중공업을 비롯한 우리나라 기업들은 해수담수화 플랜트 주요 방식의 원천기술들을 보유하고 있으며, 설계, 제작, 시공, 시운전 등 전 분야의 기술을 보유하고 있는 해수담수화 플랜트 시장의 선두기업(Leading Company)들이다.

해수담수화기술은 1593년 데이비드 호킨스가 신대륙 항해 중 바닷물을 증발시킨 수증기를 식수로 사용한 것이 시초로 알려져 있다. 이후 사탕수수를 증 발시켜 설탕을 얻는 방법으로 응용됐고, 제2차 세계대전 당시 사막에서 군인들에게 물을 공급하는 장치로 연구 개발되었다. 미국은 일찍이 물을 중요 한 자원으로 인식해 해수담수화기술 연구에 박차를 가했다. 미국 정부는 1950년대 OWS(Office of Saline Water)와 그 후속인 OWRT(Office of Water Research and Technology)라는 기구를 창설해 본격적으로 담수화 설비를 만들었다.

해수담수화에는 다단증발방식(MSF, Multi Stage Flash), 다단효용증발방식(MEF, Multi Effect Distillation), 역삼투압방식(RO, Reverse Osmosis Membrane) 등이 사용되고 있다. 다단증발방식은 해수를 가열해 여러 단을 거치도록 함으로써 담수를 얻는다. 전 세계 담수화 공정의 60%가 이 다단 증발방식이다. 다단효용증발방식은 높은 온도의 증기가 통과하는 튜브의 표면에 바닷물을 뿌려 증기를 발생시키는 방식으로 담수를 생산한다. 역삼투압방식은 분리막 원리로 담수를 생산하며, 바닷물 에 압력을 가해 수처리여과막을 통과시켜 염분을 걸러낸다. 역삼투압방식은 비용이 저렴하고, 가열로 인한 변성이 일어나거나 재질이 부식되지 않아 가 장 효율 높은 기술로 각광을 받고 있다.

해외에선 성장하나 국내에서 멈춰 서

해수담수화는 앞으로 지구온난화 등의 기후변화가 빈번해짐에 따라 안정적으로 물을 제공해 줄 수 있는 꼭 필요한 기술이다. 해수담수화 시장은 해외에서는 꾸준히 성장 중인데 국내에서는 성장하지 못하는 상황에 놓여있다. 현재 우리나라에서는 부산시 기장군과 독도에 역삼투압방식의 해수담수화 설비가 설치돼 운영 중에 있다. 그러나, 부산 기장군에 설치된 해수담수화 설비는 아직 제대로 작동되지 않고 있다. 

2009년부터 부산 기장군 대변리에서 시작된 해수담수화 시설은 국토해양부가 물 부족 해소의 일환으로 공모한 사업에 부산시가 선정된 것이다. 해수담수화 시설로는 국내 최대 규모로, 하루 물 생산량은 4만5000t 규모이다. 그러나 해수 담수화 시설 완공 후 수질문제, 낮은 경제성 등으로 구체적인 운영계획을 수립할 엄두조차 못 내고 있다. 특히 부산 해수담수화 시설은 고리원자력발전소에서 11km 떨어진 곳에 건설함으로써 바닷물이 방사능 물질로 오염되어 있다는 연구결과 등으로 주민들의 불신을 받고 있다.

미래의 블루 골드사업

해수담수화 기술은 현재 물 산업에서 세계적으로 가장 떠오르는 분야 중의 하나이며, 물 부족 문제를 해결하기 위해 많은 나라들이 해수담수화에 주목하고 있다. 예를 들면 이스라엘에 있는 세계에서 가장 규모가 큰 역삼투압 해수담수화 플랜트는 해 수담수화가 한 국가에 공급되는 물의 상당 부분을 해결할 수 있다는 것을 보여주고 있다. ‘소렉(Sorek)’ 이라 불리는 이 해수담수화 플랜트는 매일 62만 7000㎡의 물을 생산해내는데, 현재 이곳에서 생산하는 물이 이스라엘 가구가 소비하는 물의 20% 를 차지하고 있다. 해수담수화 사업은 미래의 물 산업이 석유 산업을 능가하는 일명 ‘블루 골드(Blue Gold)’가 될 수 있다는 가능성을 보여주고 있다.

우리나라의 해수 담수화 플랜트 시장은 중동 등지에서 풍부한 경험을 쌓았으며, 점유율에서 세계 1위 자리를 유지하고 있다. 특히 해수담수화 플랜트 와 소형원자로가 결합하면 서로 시너지 효과를 발휘하여 큰 장점을 얻어낼 수 있다. 우리나라는 개념 설계부터 기술 검증까지 원자로 개발의 전 과정을 우리 기술진이 수행한 중소형 일체형 원자로 ‘SMART’를 개발했다. ‘SMART’를 이용하면 기존에 석유 등 막대한 양의 화석연료를 소비해 해수 담수화를 하는 과정에 비해 훨씬 저렴한 비용으로 마실 물을 구할 수 있다. ‘SMART’ 원자로 1기면 매일 인구 10만~100만 명의 도시에 전기와 물을 공급 할 수 있다.

물 사업 적극 육성해야

우리나라의 경제를 지탱하고 있던 주력산업인 조선, 철강, 석유화학, 자동차 등이 줄줄이 하락세를 겪고 있다. 경제활성화를 위한 돌파구 중의 하나로 물 산업을 적극 육성할 필요가 있다. 원자력과 결합된 해수담수화 플랜트 산업을 미래의 주력산업으로 키우기 위한 정책적인 배려가 있어야 한다. 향후 인류가 필요로 하는 가장 중요한 자원 중의 하나는 바로 물이기 때문이다.