역삼투압을 이용한 물 만들기

미래학자들은 지난 세기는 석유의 시대라면 금세기는 물의 시대로 규정하고 있다.

그만큼 물이 인류를 먹여 살릴 뿐 만 아니라,

인류의  미래가치를 높혀 주는 없어서는 안될 자원이기 때문이다.

 

학자들은 현재 IT기술을 어떻게 이용하느냐에 따라,

물이 인류에게 재앙이 아닌, 축복으로 바꾸는데, 일조할 것으로 예측하고 있다.

 

앞으로 우리의 과제는 적은 비용으로 깨끗한 물을 어떻게 확보하느냐가 관건인데,

그 주 안건은 지구의 80%를 차지하는 바다에 바닷물을 활용하여 물부족을 해결하는 방법 만큼 최고의 가치는 없을 것이다.

 

그러나 바닷물은 무한자원이지만,

현실적으로 바닷물을 담수로 만들기는 폐수 보다도 어려운데,

이는 바닷물에는 지구의 온갖 물질이 다 용해되어 있기 때문이다.

 

우리나라는 바닷물을 담수로 만드는 기술은 세계1위로 외국에 수출할 만큼 발전되어 있다.

담수플랜트 방법은 바닷물을 증발해서 생활용수로 만들어내는 장치며,

에너지를 많이 사용하는 단점이 있어,

산유국인 아랍국가에서는 크게 도움이 될 수 있으나,

물 부족국가인 우리나라는 별 도움이 되지 못하고 있는게 실정이다.

그래서 현재 화석에너지를 사용하기보다 태양열에너지로 대체 활용하는 방법을 시도는 하고 있지만,

시공단가가 비싼 것이 흠이다.

 

그래서 다른 방법으로 역삼투압 방식을 사용하고 있으며,

역산투압 방식은 삼투압을 이용해서 미세 필터를 통과해서 물을 거르는 방식으로

흔히 정수기에 많이 이용하고는 있지만,

아직까지 우리나라의 물부족을 해결하는데는 턱없이 부족하다.

 

물론 국가에서도 바닷물을 담수로 만드는 기술은 우리의 신성장동력산업으로 육성할 필요성을 느끼고 있으며,과학자들은 계속 연구개발을 하고 있다.

 

 

역삼투압을 이용한 물 만들기

 

우선 삼투압이란 것을 설명한다면, 삼투압이란 반투막을 사이에 두고 용질 입자는 통과를 못하지만,용매 입자는 통과를 하기 때문에 빚어지는 현상으로 저농도에서 고농도로 용매의 입자가 이동을 한다.   이런 현상은 인체에서도 나타나는네, 예를 들어 바닷물을 그냥 마시면 오히려 갈증을 느끼데는 현상도 삼투압현상에 의한 것이다. 이것은 사람의 몸보다 바닷물의 물이 더 고농도이므로 바닷물을 먹으면 오히려 세포에서 물이 빠져 나가게 되는 것이다.   하지만 이런 현상을 역으로 이용하면 바닷물을 먹을 수 있게 된다.         이는 실험을 통해 알 수 있는데, 반투막을 사이에 두고 한쪽에는 물, 한쪽에는 바닷물을 동일하게 두면, 바닷물 쪽으로 물이 더 올라 가는데, 삼투압현상에 의해 순수한 물이 바닷물로 옮겨 간 것이다. 그리고 일정한 시간이 경과하고 나면 더 이상 옮겨가는것을 멈추고 평형상태를 이루게 되는데, 이때 바닷물과 물의 수면차가 곧 삼투압(물의 압력)이라고 한다.   그런데 이 삼투압 (물의 높이차)보다 높은 압력을 가해 주면, 오히려 물은 바닷물에서 순수한 물로 이동시킬 수 있고, 이것을 "역삼투압"방식 이라고 한다. 즉 바닷물을 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane)에 붓고 삼투압 이상의 압력을 가해 주면, 바닷물 중 소금과 같이 이온성물질인 Cl-,Na+,SO42-,Mg2+, Ca2+,K+등이 제외된 순수한 담수만 이동하여 분리 한다는 것이다.   이때 가해주는 압력의 세기는 TDS 35,000mg/ℓ인 표준 해수일 경우에 삼투압은 약 25bar이며, 해수에서 담수를 생산하기 위한 역삼투압은 42 ∼ 60bar 정도의 압력 필요하다. 그리고 국내 시설의 경우 46 ~ 63bar 정도의 압력으로 운전되고 있다.