서해서 하루 22만 t 끌어와 담수화… ‘순수급’ 공업용수 10만 t 공급

[기후위기 시대, 미래를 위한 수자원 확보] 〈中〉 해수 담수화
역삼투막 1만4000개로 염분 제거…대산산단 석유화학 4개사에 공급
일반 공업용수보다 40배나 깨끗…‘정수장의 10배’ 전력 사용은 숙제

5일 충남 서산시 대산임해산업지역의 해수 담수화 시설 현장. 바닷물이 담긴 물탱크(원수 저류조)를 열어 보니 짠내가 섞인 바다 내음이 물씬 풍겨왔다. 서해에서 취수된 이 바닷물은 부유물을 건져내고 소금기를 빼는 과정을 거쳐 ‘순수급’(염분과 이온 등을 거의 다 걸러낸 물)으로 재탄생한다. 이 물은 인근 대산산업단지로 보내져 공업용수로 활용되고 있다.

해수 담수화는 바닷물에 녹아 있는 염분 등을 걸러내 민물로 만드는 기술이다. 사우디아라비아, 이스라엘 등 물이 귀한 중동 국가들은 생활용수의 상당 부분을 해수 담수화로 충당할 정도로 널리 쓰이는 방식이다. 하지만 국내에서는 각광받지 못하다가 최근 극한 가뭄이 반복되며 재조명되기 시작했다. 바닷물은 사실상 무한한 데다 비가 오지 않아도 마르지 않아 가뭄 때도 안정적으로 물을 얻을 수 있다. 물이 부족한 해안 지역이나 산업단지에 일종의 ‘물 보험’이 될 수 있다는 평가가 나온다.

● 바닷물이 ‘순수급’ 공업용수로

5일 충남 서산시 대산임해산업지역 해수 담수화 시설에서 한국수자원공사 직원이 정수된 물를 확인하고 있다. 이곳에서는 하루 약 22만4000t의 바닷물을 걸러 약 10만 t의 민물을 만들고 있다. 서산=전채은 기자 chan2@donga.com

국내에서 완공된 대규모 해수 담수화 시설은 아직 3곳뿐이다. 첫 담수화 시설은 하루 4만5000t 규모의 생활용수를 공급하는 규모로 2014년 부산 기장군에 들어섰다. 하지만 약 11km 떨어진 고리원전 때문에 방사성 물질이 섞일 수 있다는 주민 반발에 부딪혀 한 번도 수돗물을 공급하지 못했다. 같은 해 전남광주 광양시에서는 포스코가 제철소에서 사용할 하루 3만 t 규모의 시설을 세웠다.

이어 올해 6월 서산에 한국수자원공사의 해수 담수화 시설이 들어섰다. 대산임해산업지역의 취수탑으로 끌어들인 바닷물은 4.8km 관로를 따라 시설로 들어온다. 첫 번째 공정에서는 미세한 공기 방울을 뿜어 기름이나 조류처럼 물보다 가벼운 오염물질을 수면 위로 띄워 걷어낸다. 이후 무연탄과 모래 등을 층층이 쌓은 여과지에서 나머지 입자를 거른다.

해수 담수화 기술의 핵심인 역삼투 공정에서는 바닷물이 길이 1m가량의 역삼투막 1만4000여 개를 통과한다. 바닷물에 강한 압력을 가하면 염분은 걸러지고 물 분자만 남는데, 이를 역삼투라고 한다. 이 과정에서는 물을 쏘아 올리면 600m까지 치솟을 정도의 힘인 대기압의 50∼60배 압력을 바닷물에 가한다.

서산 해수 담수화 시설은 하루 약 22만4000t의 바닷물을 끌어와 10만 t의 민물을 만든다. 나머지는 염분이 2배로 짙어진 농축수의 형태로 다시 바다에 보내진다. 생산된 물은 HD현대오일뱅크, LG화학 등 대산임해산업단지 내 석유화학 기업 4곳에 공업용수로 공급된다. 공업용수 10만 t을 생활용수로 따지면 약 30만 명이 하루에 쓸 수 있는 양이다.

최종 생산된 물은 총용존고형물(TDS·물에 녹아 있는 무기질 등 물질의 총량) 1.6ppm으로 공업용수 수질 기준(65ppm)보다 40배가량 깨끗하다. 바닷물의 TDS는 약 3만2000ppm이다. 노대진 수자원공사 대산해수담수센터 차장은 “이렇게 생산된 순수급 용수를 초순수로 걸러내는 기술을 개발하고 있다”며 “개발이 완료되면 후속 공정을 추가해 해수 담수화 시설에서 반도체 산업단지 등에 활용할 공업용수까지 생산할 수 있다”고 설명했다.

● “발전소 전기 직접 받으면 가격 경쟁력도”

운영 과정에서 발견된 기술적 한계도 있었다. 서해는 밀물과 썰물의 수위 차가 10m 가까이 돼 같은 펌프를 돌려도 취수량이 수시로 바뀐다. 바닥이 갯벌이라 펌프를 추가로 가동하면 물이 갑자기 탁해져 정화에 필요한 약품 투입 조건을 새로 찾아야 했다. 염분 때문에 설비 부식도 빨라 해수 전용이 아닌 일부 설비는 내구 연한이 짧아졌다.

가장 큰 걸림돌은 비용이다. 일반 정수장은 물 1t을 만드는 데 0.3∼0.4kWh의 전력이 들지만 서산 해수화 담수 시설은 약 10배 수준이다. 역삼투 공정에 쓰이는 높은 압력을 만드는 데 전기가 많이 필요하기 때문이다. 해수 담수화 시설에서 생산된 물값이 일반 공업용수의 1.5배 정도로 비싼 이유다. 이 때문에 해수 담수화 시설 확충을 고려하는 지방자치단체 등이 문의를 잇달아 하지만 실제 도입으로 이어진 사례는 아직 드물다. 지난해 극한 가뭄 때 대안으로 거론된 강원 강릉시도 비용 부담 등으로 적극 나서지 않고 있다.

하지만 최근 들어 수소 생산단지가 새로운 수요처로 떠오르면서 경북 울진군과 전남광주 영광군이 해수 담수화 시설을 검토하고 있다. 물을 전기분해해 수소를 만들려면 깨끗한 물과 막대한 전력이 필요한데, 울진과 영광에는 인근에 원자력발전소가 있기 때문이다.

수자원공사는 발전소에서 전력을 직접 사들이면 전력비를 상당량 줄일 수 있다고 보고, 제도 개선 방안이 적용될 수 있도록 관계 기관과 협의할 계획이다. 장석기 수자원공사 산업용수처 차장은 “비용 때문에 망설이는 지자체 등이 많은데 관건은 전기료”라며 “발전소에서 직접 전기를 받을 수 있다면 가격 경쟁력까지 확보할 수 있다”고 말했다.

서산=전채은 기자 chan2@donga.com