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담수
담수(淡水)는 강이나 호수 따위와 같이 염분이 없는 물을 말한다.[1]
개요[편집]
담수는 염분을 적게 함유하는 물. 염수(鹽水)에 대응되는 말이다. 강이나 호수의 물이 이에 해당한다. 다만 호수 중에는 카스피해나 사해처럼 바닷물이나 다름없는 짠물 호수도 있다. 지구에서 가장 민물을 많이 담은 호수는 러시아의 바이칼호다.
바닷물이나 함수호(鹹水湖) 등의 물은 염수에 속한다. 담수에 속하는 일반적인 육수(陸水)는 약간의 염분을 함유한 상태로 순수한 물과는 구별된다. 보통 담수호에 대한 염분함유량의 기준은 물 1L에 500mg 이하의 염분을 포함하고 있는 경우를 말하며, 그 이상을 함유하는 것은 함수호로 규정한다.[2]
지구는 표면의 70%를 바다가 차지할 정도로 물이 풍부한 행성이지만, 지구상의 전체 수자원 중 대부분이 바닷물로 존재하고 있어 인류가 이용할 수 있는 담수는 3%에 불과하다.
그나마 얼마 안 되는 담수 중에서도 70% 정도가 빙하 및 만년설로 구성되어 있어, 실제 인류가 이용할 수 있는 담수인 지표수나 지하수는 전체 수자원의 1%에도 미치지 못하고 있는 실정이다.
이처럼 적은 양의 물로 인류를 비롯한 지구상의 모든 생물이 살아갈 수 있는 비결은 수자원의 순환을 통해 물이 반복 사용되고 있기 때문이다. 하지만, 최근의 기후변화에 따른 변동과 경제성장에 따른 물수요 증가가 안정적인 물 공급을 점차 어렵게 만들고 있다.
따라서 해수담수화(seawater desalination)는 무한한 수자원인 바닷물을 담수로 이용할 수 있다는 측면에서 물 부족 문제를 해결하는 강력한 대안으로 간주되고 있다. 세계미래학회는 지난 2008년에 발표한 '미래전망에 관한 연례전망 보고서'에서 향후 해수담수화가 세계적으로 규모가 큰 산업 중 하나가 될 것으로 전망한 바 있다.
수자원[편집]
수자원(水資源, 문화어: 물자원)은 사람에게 실질적으로나 잠재적으로 쓸모있는 물의 원천을 가리킨다. 농업, 산업, 가정, 레크리에이션, 환경적인 활동에 물이 이용된다. 실질적으로 모든 사람에게는 깨끗한 물이 필요하다.
지구 위의 물 가운데 97%는 해수(소금기가 있는 물)이고, 나머지 3%만이 담수(민물)이며, 그 가운데 3분의 2 이상이 빙하로 얼어 있거나 극 만년설에 있다. 나머지 얼지 않은 민물은 주로 지하수이며 매우 작은 양의 민물이 공기나 땅 위에 존재한다.
민물은 재생가능자원이지만 전 세계의 깨끗한 민물의 공급은 꾸준히 줄고 있다. 물 수요는 이미 세계의 많은 지역에서 초과 공급을 겪고 있으며 세계 인구가 꾸준히 늘면서 물 수요도 그만큼 커지고 있다. 생태계 서비스를 위한 물의 보존에 대한 국제적인 중요성이 최근에 강조되고 있다. 수자원을 이용자에게 할당하는 구조를 수리권이라고 한다.
한국은 국제적으로 물 부족국가로 분류되고 있어 1인당 사용할 수 있는 물의 양이 제한되어 있다. 게다가 한국의 지형학적 특징상 산악지대가 많아 하천의 길이가 짧기 때문에 물이 금방 바다로 흘러 들어가, 수자원 관리에 상당한 어려움이 있다. 또한, 대부분의 강수가 6~9월에 집중되는 것도 한국의 수자원 관리에 어려움을 주고 있다.
한국의 한 해 총 강수량 1267억㎥ 가운데 45%(570억㎥)는 증발하여 이용할 수 없으며, 또한 총 강수량의 31%(396억㎥)는 그대로 바다로 흘러 들어간다. 따라서 우리가 실제 사용하고 있는 물의 양은 나머지 24% 정도이다.
대한민국은 하천법 23조에 따라 수자원 관련 국가 최상위 계획으로 '수자원장기종합계획'을 20년 단위로, 하천법 25조에 따라 '하천기본계획'을 10년 단위로 수립하여 수자원을 관리하고 있다.
2016년 국토교통부가 작성한 수자원장기종합계획 4-3차 보고서에 따르면 환경기초시설이 지속해서 확충되며 수질이 개선되고 있으나 최근 수질개선 정도는 과거보다 둔화하였다. 114개 중권역 중 BOD 3mg/L 이하 달성 비율은 2015년 83.3%이다. 총 인(T-P)은 개선되고 있으나 대부분 지역에서 OECD 부영양화 기준인 T-P 0.035mg/L를 초과하고 있다. 클로로필-a 지표는 개선 추세이나 영산강 하류 구간은 악화하였다. 국무총리실 4대강 조사평가위원회에서 2014년 12월 발표한 바에 따르면 한강, 낙동강, 금강은 대체로 BOD, 식물성 플랑크톤이 감소하였다. 그러나 낙동강 상류 지역 4개 보 구간은 BOD가 증가했고, 영산강은 식물성 플랑크톤이 증가했다. 4대강 사업으로 인해 환경기초시설이 늘어나면서 하수 인 제거가 수질 개선에 크게 이바지했으나, 보와 준설로 인해 물의 체류 시간이 길어져서 수질 악화도 함께 일어났다.[3]
해수 담수화[편집]
해수담수화(海水淡水化,Desalination)란 생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 말한다. 해수탈염(海水脫鹽)이라고도 하며, 해수를 담수로 생산하는데 사용되는 설비를 해수담수화 설비 또는 해수담수화 플랜트라고 한다.
담수화 설비는 지구상의 물 중 97.5%나 되는 해수나 기수를 인류의 생활에 유용하게 쓸 수 있도록 경제적인 방법으로 염분을 제거하여 담수로 만드는 설비이다. 비가 땅 위에 떨어지면 여러 경로를 통해 바다로 흘러가게 되는데, 물이 땅 위와 땅속으로 흐르는 동안 무기염류(Mineral)와 다른 물질 등이 용해되어 점점 염도가 증가한다. 바다나 저지대에 도착한 물은 태양에너지에 의해 증발하게 되며, 이 증발 과정에서 염을 남기며 순수한 물만이 구름을 형성하고 비가 되는 순환을 하는데, 하루 10t의 바닷물을 정수할 수 있으며 이것은 물리적인 분리가 이루어지는 증발과정 및 수증기가 찬 공기를 만나서 빗물로 변하는 응축과정을 잘 나타내고 있는데, 이러한 과정이 자연현상에서 볼 수 있는 대표적인 담수화(Desalination)라 할 수 있다.
해수담수화 방법에는 특수한 막을 이용하는 역삼투압법 및 전기투석법, 해수를 증기로 변화시켜 담수화하는 증발법(다단 플래시 증발법, 다중 효용법, 증기 압축법), 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있다.
- 증류법(distillation 또는 증발법) : 가장 역사가 오래된 기술로서 현재까지 가장 널리 사용되고 있다. 현재 전 세계 담수화 생산용량 중 약 70%를 증발법이 차지하고 있다. 증발기의 구성과 작동 원리 및 열원의 이용 방법이 따라 다중 효율방식, 다단 플래시 방식, 증기압축식, 등으로 분류할 수 있다. 이 밖에도 태양열 등의 자연에너지를 이용한 증류기가 있다. 바닷물 투입량의 20%대에서 담수 회수율이 보고되고 있다.
- 다중효용 방식(ME: Multi-Effect Distillation)
- 다단 플래시 방식(MSF: Multiple-Stage Flash Distillation)
- 증기 압축식(VC: Mechanical Vapor Compression Distillation)
- 태양열 담수 플랜트(Solar driven desalination)
- 역삼투압법(Reverse Osmosis) : 1990년대 이후로 주된 해수담수화 방식으로 채택하고 있다. 바닷물 투입량의 40%대 이상에서 담수 회수율이 보고되고 있다.
- 전기투석막법(Electrodialysis membrane) : 전기분해와 분리막(또는 이온수지막)을 이용한 담수 회수방법
- 냉동법(Freeze-Thaw, Freezing method) : 해수를 그 빙점(약 -1.8 degC) 이하로 냉각하면 얼음의 결정이 석출(析出)하고 해수 중의 염분은 결정 성장 계면에서 배제되어 해수는 농축된다. 이때의 결정 표면과 결정 사이에 있는 염분이 농축된 염수(brine water)를 분리 세정하고 얼음을 녹이면 담수를 얻을 수 있다.[4]
해수담수화(seawater desalination)는 무한대에 가까운 수자원인 바닷물을 담수로 이용한다는 측면에서 물 부족 문제를 해결할 수 있는 대안으로 떠오르고 있는 기술이다.
실제로 예측 전문 기관인 세계미래학회가 지난 2008년에 발표한 '미래전망에 관한 연례전망 보고서'에 따르면 해수담수화 기술이 향후 가장 유망한 분야 중 하나가 될 것으로 전망하고 있다.
해수를 담수로 만드는 기술에는 크게 두 가지가 사용된다. 과거에는 해수를 끓여 수증기를 포집하는 증발 방식이 많이 사용되었지만, 현재는 역삼투압 방식이 대세를 이루고 있다. 역삼투압 방식이란 강한 압력으로 물을 여과시켜 바닷물에 녹아 있는 나트륨 및 이온을 걸러내어 담수로 바꾸는 것이다.
하지만 두 방식 모두 문제가 있다. 에너지 소비량이 너무 많다는 점이다. 바닷물을 담수로 만드는 데 있어 소요되는 비용이 너무 비싸다 보니, 아무래도 보급 확대에 있어 문제가 생길 수밖에 없다.
이 같은 문제를 해결하기 위해 최근 들어 에너지 사용량을 대폭 감소시킨 신개념 해수담수화 시스템이 하나둘씩 등장하고 있어 관심이 모아지고 있다.[5]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈민물〉, 《나무위키》
- 〈담수〉, 《네이버국어사전》
- 〈담수〉, 《네이버지식백과》
- 〈수자원〉, 《위키백과》
- 〈해수담수화〉, 《위키백과》
- 김준래 기자, 〈에너지 사용량 줄인 해수담수화 기술〉, 《사이언스타임즈》, 2019-07-30
같이 보기[편집]
