SWRO (Seawater Reverse Osmosis) 해수담수화 공정에 사용되는 역삼투 시스템

https://www.hankookilbo.com/News/Read/201906041626749025

바닷물을 마시는 물로 바꾸는 '역삼투압'의 원리 | 한국일보

 

해수담수화를 찾던 중에 역삼투압에 대해 가장 알기 쉽게 설명한 기사가 있어서 공유합니다.

 

"‘해수 담수화’는 이 같은 상황을 바꿔놓은 혁신적인 기술이다. 여전히 식수를 제대로 공급받지 못하고 있는 약 11억명의 지구촌 이웃들을 위해서도 이 기술은 필요하다. 지구상에 존재하는 물의 약 98%를 차지하는 바닷물에서 염분을 제거해 사람이 마실 수 있는 물로 바꾸는 것이다. 어떻게 이런 일이 가능할까."

 

 

" 1960년대에 이미 상용화한 전통적인 해수 담수화 방식은 ‘증발식’이었다. 원리는 간단하다. 실험실에서 비커에 바닷물(해수)을 담고 가열해 여기서 발생한 수증기를 찬 유리관으로 통과시키면 유리관 밖으로는 염분이 제거된 물(담수)이 나온다. 수증기가 응축해 물로 바뀌는 것이다. 바닷물에 들어 있던 염분은 비커 안에 남고 물만 증발해 나오는 원리다."

 

" 발전소에서 에너지를 생산하는 동안 발생한 열의 일부를 증기 상태로 해수 담수화 설비로 옮겨 바닷물 가열에 사용하는 것이다. 담수를 얻은 뒤 남은 해수는 염분 농도가 높아져 더 짜진다. 이는 다시 바다로 흘려 보낸다. 증발해서 담수화하는 물은 전체 설비에 투입된 바닷물 양의 20~30% 정도다."

 

효율 더 높은 역삼투압 방식 

" 증발식 해수 담수화 기술의 효율성을 높인 것이 역삼투압 방식이다. 이 방식은 정수기의 원리와 비슷하다. 지름 0.001마이크론(1마이크론=100만분의 1m) 정도의 구멍이 수없이 뚫린 반투막을 사이에 놓고 양쪽에 바닷물과 담수의 양을 똑같이 부으면 결국 바닷물 쪽의 높이가 더 높아진다. 담수가 막을 통과해 바닷물 쪽으로 이동하면서 양쪽의 염분 농도를 균등하게 맞추기 때문이다. 이를 삼투 현상이라 하고, 이때 발생하는 압력의 크기를 삼투압이라 한다."

 

 

" 그런데 이 상태에서 높이가 올라간 바닷물 쪽에 삼투압보다 강한 압력을 가해 밀어내면 염분을 제외한 물만 반투막을 통과해 나가면서 담수 쪽의 높이가 반대로 높아진다. 이후 담수 쪽 물을 분리해내면 마실 수 있는 물을 얻게 된다. 반투막을 통과하지 못한 바닷물은 염분 농도가 올라가기 때문에 더 짜진다. 이는 증발식에서와 마찬가지로 다시 바다로 흘려 보낸다. 역삼투압 해수 담수화 공정은 이 같은 과정을 반복하며 담수 양을 늘려간다." 

" 역삼투압 과정을 거쳐 얻을 수 있는 담수 양은 투입한 바닷물 전체의 40~45%에 이른다. 증발식보다 투입 원료(해수) 대비 생산(담수) 효율이 높은 셈이다. 이 공정에는 바닷물에 압력을 가하는 데 필요한 펌프를 설치하는 데 비용이 든다. "

 

예전 같지 않은 해수 담수화 시장 

" 역삼투압 방식의 해수 담수화 공정에 들어가는 핵심 부품인 반투막은 셀룰로오스(Cellulose) 혹은 폴리아미드(Polyamide) 재질로 돼 있어 이론적으로는 5~10년 동안 사용할 수 있다. 다만 담수화 과정을 거치면서 염분을 비롯한 여러 해수 성분들을 걸러내기 때문에 공정 운영 도중에 수시로 이물질을 제거하는 청소를 해야 한다. 역삼투압 방식의 또 다른 핵심 설비인 펌프는 전 세계적으로 일본과 유럽 제품이 널리 쓰이고 있다.