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정삼투막법을 이용한 수처리 기술의 현상과 과제

전문가 제언: ○ 근년 자원으로서의 물의 양을 확보하는 것이 중요한 과제로 되고 있다. 최근 발전도상국을 중심으로 한 지역에서의 인구증가, 농업생산의 활성화, 도시로의 인구 집중, 기후변동 등의 영향으로 1인당 수자원 부존량이 연간 1,000㎥을 밑도는 “물 스트레스가 높은 지역”이 확산되고 있다. 우리나라도 물부족 국가로 분류되고 있다.

○ 이 글에서는 물부족 대책으로서 삼투압을 구동력으로 하는 정삼투막(forward osmosis: FO) 법을 이용한 수처리 기술의 장점을 해설하고 있다. FO법의 응용사례로서 해수담수화, 삼투압 발전 시스템을 소개하였다. FO막에 요구되는 성능으로는 높은 물 투과성 및 낮은 염 투과성의 활성층, 내부농도분극이 적은 지지체 구조, 높은 기계적 강도 등의 확립을 제시하고 있다.

○ FO 기술이 다양한 분야에서 실용적으로 적용되기 위해서는 보다 견고하고 삼투가 용이한 막 및 모듈, 그리고 분리가 용이한 유도용액(draw solution: DS)의 개발이 요구된다. 특히, FO법 수처리 시스템의 가장 중요한 과제는 내부농도분극의 근본적인 문제를 해결해야 하며, 이를 위해서는 물 투과성, 염 제거율, 낮은 내부농도분극 등 최적화된 FO막의 제조기술의 확립과 높은 삼투압을 가지는 것은 물론 적은 에너지로 재생이 가능한 유도용액의 개발 및 재생기술의 확립이 필수적이다.

○ 우리나라는 해수담수화 플랜트 산업을 제2의 원전산업으로 육성해 2020년까지 세계시장 점유율 23% 달성을 목표로 하고 있다. 이에 화학, 섬유 기업과 대형 건설사들이 중심이 되어 해수담수화, 고도하수처리 등에 대한 전략개발에 매진 중이다. GS건설은 2009년부터 역삼투막을 이용한 해수담수화 시험공장을 당진에 운영 중이며, 웅진케미칼은 세계 3번째로 해수담수용 16인치 역삼투 분리막의 상용화에 성공했다. 또한, 광주과학기술원 신소재공학부 연구팀은 수처리용 역삼투막 등을 개발할 수 있는 분자망 구조의 유기물을 가공할 수 있는 유기졸겔법을 개발함으로써 향후 수처리 기술의 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

저자: Mitsuru Higa
자료유형: 학술정보