[매일안전신문] 저에너지 해담수화 분리막 모듈화 및 담수 생산 기술이 개발됨에 따라 담수 생산 단가를 절감할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 기존 해수담수화 공정 대비 에너지 사용량 절약이 가능할 것으로 기대된다.
31일 한국건설기술연구원에 따르면 저에너지 해수담수화 역삼투 공정을 위한 중압용 저에너지 분리막 제조 기술 개발 및 해당 분리막을 활용한 파일럿 플랜트를 제주도에 구축했다.
해수담수화란, 바닷물을 생활용수나 공업용수로 사용하기 위해 염분 등의 물질을 제거하는 일련의 과정을 말한다,
해수담수화의 다양한 방식 중 분리막을 활용하는 방식인 역삼투 공정은 시장에서 가장 많은 비중을 차지하고 있다. 특히 역삼투 공정은 기존 해수담수화 공정에서 사용하던 증발법보다 에너지 사용량이 적어 담수 생산 단가가 낮은 장점을 가지고 있다.
역삼투 공정의 경우 분리막을 사이에 두고 해수의 삼투압보다 강한 압력을 이용해 분리막으로 담수만 통과하게 만든다. 하지만 담수 생산을 위해 역삼투 공정을 처리하는 비용이 일반 상수도를 이용할 때보나 2배 이상 비싸다.
이를 해결하기 위해 역삼투 및 역전기투석 공정을 결합해 담수생산 단가를 낮추는 방법이 연구됐다.
역전기투석 공정을 통과한 해수는 농도가 20~30% 가량 낮아지고 운전 압력도 감소해 에너지 사용량을 절약할 수 있다. 그러나 기존 분리막의 경우 고압용으로 제작돼 기존 분리막을 활용하여 역전기투석과 역삼투 공정을 연계하면 담수의 생산량이 줄어드는 문제가 있다.
건설연은 이 문제를 해결하기 위해 우윤철 박사 연구팀이 ‘중압용 저에너지 역삼투 분리막’을 개발했다고 밝혔다.
국내 최초로 상용제품 규격 중 가장 많이 사용되는 4인치와 8인치 모듈 개발에 성공한 것이다.
건설연에 따르면 기존의 역삼투 공정 분리막들은 고압용 해수 담수화를 위한 최적의 구조로 구성되어 있다. 그러나 이번에 개발된 신개념 분리막은 중압용으로 담수 생산량 증대 및 저에너지라는 장점이 있다.
특히 개발된 분리막 사용 시 기존 공정 대비 에너지 사용량을 30% 이상 절약할 수 있고 담수 생산 단가도 30~50% 이상 절감할 수 있다.
또한 건설연은 상용화 기술의 테스트베드 구축을 위해 한국에너지기술연구원의 제주글로벌연구센터에 해수담수화 파일럿 플랜트를 구축했다고 전했다.
설치된 플랜트는 제주 용암 해수를 활용해 역전기투석 장치와 연계한 것으로 담수는 일평균 100㎥규모를 생산할 수 있다.
우윤철 수석연구원은 “중압용 고 수투과도 저에너지 분리막 모듈 제작 기술을 자체 우너천기술로 확보해 해수담수화 공정의 큰 문제점 중 하나인 담수 생산 단가를 절감할 수 있어 세계 시장 경쟁력이 될 것”이라고 말했다.
그러면서 우 수석연구원은 “현재 확보한 분리막 모듈 제작 기술을 추가 개발하여 더 높은 염제거율 및 에너지 사용량 감소를 위해 최선을 다하겠다”고 덧붙였다.
한편, 이번 기술개발 성과는 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업의 일환인 ‘RO용 분리막 원천기술 및 시스템 최적화 기술개발을 통해 진행됐다. 한국에너지 기술연구원이 총괄 주관 연구기관을 참여했으며 건설연은 2세부 주관 연구기관으로 참여했다.
이외 한국환경연구원, 아주대·한양대·국민대·서울대 각 산학렵력단이 함께 했다. /강수진 기자
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