상단여백
HOME 특집 월요기획
수처리 기술 변화가 물 산업 판도 바꾼다

물2.
▲물은 더 이상 풍부한 자원이 아니다
미래에 예상되는 물 부족 현상과 수질 오염 문제를 해결하기 위해 멤브레인 방식의 수처리가 부상하고 있다. 멤브레인 수처리는 이제까지 지역 산업, 국가내 산업으로 인식되던 물 산업을 글로벌 경쟁, 기술 혁신 경쟁, 역동적 경쟁 패러다임으로 변화시킬 것이다. 지금 중국은 100년에 한 번 있을 심각한 가뭄 피해를 보고 있다. 특히 운남성의 경우 강수량이 평년의 30% 수준으로 떨어져 주민들의 생활에도 심각한 위협을 가하고 있는 상황이다. 중국 정부는 금년의 가뭄 피해 규모를 약 190억 위안, 한화 약 3조 원 규모로 추정하고 있다. 문제는 이러한 가뭄이 일시적인 현상으로 그치지 않을 것이라는 점이다. 물을 둘러싼 환경이 과거와 달라지고 있기 때문이다. (편집자 주)

 

 

부족한 물

 

물은 더 이상 풍부한 자원이 아니다. 현재 지구상에 존재하는 물의 총량은 14억 입방킬로미터(km3)로 지구 전체 표면을 3,000 미터 깊이로 덮을 수 있는 어마어마한 양이다. 그럼에도 불구하고 물을 희소 자원이라고 말할 수 있는 것은 사람들이 이용할 수 있는 담수량이 전체의 단 2.5%에 불과하기 때문이다. 이 가운데 빙하를 제외하고 강, 호수, 지하수 등 현실적으로 접근 가능한 담수의 양은 0.8%로 줄어든다. 더 큰 문제는 지구 온난화의 영향으로 가뭄 현상이 심화되고, 지하수의 고갈 및 사막화가 진행되고 있다는 점이다. 풍부하지 못한 물이 이마저도 줄어들고 있다.

 

그림 1 물 부족 인구 급증.
▲그림 1 물 부족 인구 급증
물 공급량이 제한된 상황인 반면, 미래의 물 수요는 인구의 증가, 식생활의 변화, 산업화의 진전으로 인해 꾸준히 증가 할 것으로 예상되고 있다.

 

일인당 연평균 2,000 리터를 소비하는 인류는 매년 8,000만 명씩 증가하여 2025년에는 2000년 대비 30%가 증가한 80억 명에 이를 것으로 예상된다. 더구나 경제 발전에 따른 육식 증가 등 생활 양식의 변화는 인구 증가로 인한 물 소비를 배증시키고 있다. 밀 1kg을 얻기 위해서는 900 리터의 물이 필요하지만, 닭고기 1kg 생산에는 4,500 리터, 쇠고기 1kg은 20,000 리터의 물이 필요하다. 산업화도 물의 사용량을 배가 시킨다. 전지구적인 산업화가 추가적인 물 사용을 만들어내기 때문이다. 미국의 경우 지난 30년간 물 사용량이 300% 이상 늘어났는데, 그 주요 원인으로 꼽히는 것이 산업용 물 수요의 증가였다.

 

이용 가능한 담수의 감소와 물 수요의 증가는 지금까지 보지 못했던 심각한 물 부족 현상을 만들어 낼 것으로 보인다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면 현재 중동·북아프리카 지역 수준인 연평균 천 리터 이하의 물 사용 인구가 2000년 5억 명에서 2025년에는 약 40억 명으로 급증할 것이라고 한다.

 

설상가상으로 도시화로 인해 지역별 물 부족 현상은 더욱 심화될 것이다. 1950년 전 세계 도시화율은 29%였지만, 2025년에는 58%에 이를 것으로 예상된다. 이는 물은 산재되어 존재하는 반면, 물 수요는 지역 단위로 집중되는 현상이 심해지는 것을 의미한다. 물은 액체 상태로 지역간 이동이 자유롭지 못하기 때문에 지역간 물 수급의 불균형은 쉽게 해소되지 못할 것이며, 결과적으로 지역 단위의 물 부족은 더욱 심해질 것이다. 이를 바탕으로 유엔은 전 세계 국가의 1/5이 심각한 물 부족 사태를 겪을 것으로 예상했다.

 

더러워 지는 물

 

물 부족 문제와 더불어 물의 오염 문제도 걱정스럽다. 2004년 기준으로 전 세계 하수 처리율은 42%에 불과하다. 과반 이상의 하수가 그대로 방류되어 지표수 및 지하수를 오염 시키고 있다. 세계 물 포럼(World Water Forum)에 따르면 현재 11억 명이 안전한 물을 마시지 못하고 있으며, 전쟁으로 인한 사망자의 10배에 해당하는 매년 500만 명 이상이 수인성 질병으로 사망하고 있다고 한다.

 

물론 이러한 처리 시설 미비로 인한 오염은 새로운 인프라 건설을 통해 해결할 수 있다. 보다 걱정되는 점은 물을 정화하는 과정에서 발생하는 오염 문제와 기존 처리 방식으로 해결할 수 없는 새로운 오염원이 나타나고 있다는 부분이다.

 

그림 2 재이용플랜트가 담수플랜트보다 높은 증가세.
▲그림 2 재이용플랜트가 담수플랜트보다 높은 증가세
일반적으로 물을 정화하는 과정에서 슬러지라는 일종의 찌꺼기가 발생한다. 슬러지는 고체화된 불순물로 주로 매립의 형태로 처리되고 있다. 하지만 슬러지 매립은 토양의 오염을 유발할 수 있으며, 결과적으로 지하수의 오염도를 심화시킨다.

 

새로운 오염원의 발생 문제는 1993년 미국 밀워키 지역의 수질 오염 사고가 대표적 사례이다. 밀워키 오염 사고는 염소 처리 방식으로 걸러내기 어려운 크립토스포리디움(Cryptosporidium)이라는 미세한 병원성 물질로 인해 수돗물이 오염되어 40만여 명의 환자가 발생하고 100여 명이 사망한 사건이다. 백 년 전에는 물 속의 콜레라균, 대장균 처리가 주요 이슈였다면 지금은 산업화의 영향으로 인공 화학 물질이나 크립토 같은 우리가 몰랐던 미세 물질의 처리가 새로운 화두가 된 것이다.

 

멤브레인 처리 방식의 부상

 

시장은 물의 새로운 공급 방안으로 바닷물을 민물로 만드는 담수 시설과 사용한 물을 다시 쓰는 재이용 시설에 주목하고 있다. 바다에 인접한 물 부족 지역인 중동, 미국 서부, 호주, 지중해 연안의 스페인 등에서 담수 시설이 늘어나고 있으며, 대도시 및 산업 단지를 중심으로 재이용 시설이 적용되고 있다. 물 부족 문제가 심각한 싱가포르의 경우는 약 4조원의 재원을 들여 싱가폴 도시 전체의 물을 재이용 할 수 있는 DTSS(Deep Tunnel Sewerage System) 프로젝트를 진행하고 있다. 이 프로젝트는 싱가폴을 관통하는 거대한 지하 하수 터널을 만들어 도시 양 끝 단에 위치한 대규모 재이용 처리 시설로 물을 보내는 시스템이다.

 

처리 시설의 컴팩트화도 진행되고 있다. 처리 용량 대비 시설 규모를 줄이게 될 경우 수요처에 가깝게 시설을 만들 수 있고, 이는 송·배수 과정에서의 누수를 줄이고, 오염원 처리를 효과적으로 하는 장점을 가진다. 특히 하수 처리장 시설의 경우 혐오 시설이라는 부정적 인식을 피하기 위해 시설물 지하화 작업도 진행 중이다.

 

가뭄.
▲중국 정부는 올 한해 가뭄 피해를 3조원으로 추정하고 있다
기존에 인지하지 못했던 오염원을 미연에 제거할 수 있는 미세 처리 방식과 슬러지 발생 최소화 및 재이용 방안도 모색 중이다. 즉 기존 처리 방식에서 제거하지 못하는 미생물들을 최대한 걸러냄과 동시에, 슬러지 발생량 자체를 줄이고, 슬러지를 바이오매스 발전의 원료화하여 처리 시설의 전력 공급원으로 재활용하는 것이다.

 

마지막으로 규제의 강화를 통해 시장의 변화를 유도하고 있다. 하수 처리 기준 및 상수 처리 기준을 강화하여 기존 처리 방식의 개선을 독려하는 것이다. 새로운 시설은 추가적인 비용이 발생하지만, 국민 건강 증진과 환경 보전을 위해 정부 차원에서 정책적인 규제를 활용하는 것이다. 이러한 정책은 프랑스 등 수처리 선진국들이 중심이 되어 글로벌 단일 규제의 움직임으로 확산되고 있다.

 

멤브레인 수처리의 확산

 

멤브레인 방식의 수처리는 실온에서 물리적인 막을 사용하여 물을 걸러내는 것으로, 막의 포어 (Pore) 사이즈에 따라 마이크로 필터(MF), 울트라 필터(UF), 나노 필터(NF), 역삼투압 필터(RO)로 나뉜다. 이러한 멤브레인 수처리는 물을 끓이는 방식보다 효율적인 비용으로 담수 처리를 할 수 있으며, 하수 재이용이나 오염원 제거 측면에서도 기존 방식 대비 효과적이다. 또한 정수 처리의 모래여과를 대체할 수 있고, 하수 처리의 미생물 농도를 높일 수 있어 처리 용량 대비 시설 사이즈를 획기적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.

 

그림 3 역삼투압 멤브레인(ro)의 가격 하락과 담수 시장의 ro 비중.

▲그림 3 역삼투압 멤브레인(ro)의 가격 하락과 담수

 시장의 ro 비중

이러한 담수 시설 및 재이용 시설의 확산, 처리 시설의 컴팩트화, 새로운 오염원 제거, 슬러지 발생량 최소화, 규제의 강화라는 시장의 대응에 최적화한 방법으로 멤브레인 방식의 수처리가 부상하고 있다. GWI(Global Water Intelligence) 예측에 의하면 2007년 멤브레인 시스템 시장은 61억 달러 수준으로 추산되고 있으며, 연평균 19.5%로 성장하여 2016년에는 303억 달러 규모로 커질 것으로 예상된다. 물 산업 전체의 시장 성장률이 같은 기간 연평균 4.7%임을 놓고 본다면 4배 이상 빠른 성장률이다. 반면, 기존의 수처리 방식에서 자주 사용되었던 화학 처리제 관련 시장은 2007년에는 멤브레인의 3배 규모인 180억 달러 규모였으나, 연평균 3%의 낮은 성장으로 2016년에는 250억 달러 수준으로 멤브레인 시스템 시장보다 작아질 것으로 예상된다.

 

사실 멤브레인 기술은 이미 20여 년 전에 개발된 방식이다. 그럼에도 불구하고 높은 제품 가격과 과도한 전기 소모량 등으로 경제적 효용이 낮아 시장 확산이 더디었다. 하지만 제조 기술의 발달로 가격 경쟁력을 확보하면서 빠르게 성장하고 있다. 예를 들어 담수 분야의 역삼투압 방식(RO) 필터 가격은 10년간 75% 하락 했고, 전기 소모량도 5년 전에 비해 절반 수준으로 떨어졌다. 이러한 가격 경쟁력 확보는 시장 확산으로 이어져, 2015년에는 역삼투압 멤브레인을 활용한 담수 방식이 전체 시장의 57% 이상을 차지할 것으로 예상된다. 즉 멤브레인 가격 경쟁력이 높아짐에 따라 시장 확산은 예상보다 더욱 빨라 질 수도 있다.

 

<자료제공 : LG경제연구원>

천수진  marchella@naver.com

<저작권자 © 환경일보, 무단 전재 및 재배포 금지>

천수진의 다른기사 보기
icon인기기사


기사 댓글 0
전체보기
첫번째 댓글을 남겨주세요.
여백
여백
여백
여백
여백
포토뉴스
[일연 유현덕의 캘리그래피] ‘한가위’
[일연 유현덕의 캘리그래피] ‘추분’
[포토] 고양시 스마트도시팀, 과학기술정보통신부 장관상 대상 수상
제1회 에어페어_미세먼지 및 공기산업 박람회
정조대왕 능행차 재현
여백
여백
여백
여백
여백
오피니언&피플
조승환 제6대 해양수산과학기술진흥원장 임명조승환 제6대 해양수산과학기술진흥원장 임명
[기고] 스마트 방역 위한 국제 융합 연구 필요[기고] 스마트 방역 위한 국제 융합 연구 필요
여백
Back to Top