MVR을 이용한 해수담수화 기술

 

해수의 담수화란 바닷물에 녹아있는 염분을 제거하여 사람이 먹고 사용할 수 있는 담수로 바꾸어 주는 기술로 가장 간편하고 오래된 방법은 바닷물을 끓여 생긴 수증기를 응축시켜 담수를 얻는 방법이다. 이는 1953년 R. Hawkins가 신대륙 항해시 증발기를 사용하여 해수를 담수화한 것이 그 시초이며, 본격적인 해수담수화 시설은 1960년 중동의 쿠웨이트에 설치한 하루 4,000㎥ 용량의 플랜트였다. 이후 증발법을 포함하여 역삼투막(RO)법, 전기투석법, 냉동법등 다양한 해수담수화 기술들이 개발되어 왔으나 현재까지 가장 주목받고 있는 기술은 증발법과 역삼투막법이라고 할 수 있다.

그러나 증발법은 단순하고 유지관리가 용이하지만 단위생산 수량당 에너지비용이 너무 높다는 단점을 가지고 있으며, 역삼투막법은 에너지소비량은 비교적 낮지만 막의 성능 및 수명을 유지하기 위한 주기적인 세척과 필터교환등 전처리과정이 복잡하여 유지관리가 불편한 단점을 가지고 있다.

이에 따라 한국에너지연구소에서는 기존 증발법의 장점은 그대로 유지하면서 역삼투막 기술과 비슷한 수준의 낮은 에너지소비량을 갖는 증기재압축(MVR)식 해수담수화시스템을 개발하기 위하여 지난 10여년간 과학기술부와 산업자원부 지원하에 연구소 내에 설치된 다목적용 MVR Pilot Plant를 이용한 해수담수화시험 운전결과, 저에너지비용의 새로운 해수담수화기술의 상용화 가능성을 확인하였다.

 

해수담수화 기술의 경제성 비교

MVR증발법은 기존의 증발방식의 장점을 그대로 유지하면서 보일러의 생증기 대신에 자체발생 증기의 재압축에 필요한 약간의 전력만을 필요로 하기 때문에 아래에서처럼 기존 증발방식들에 비해 에너지의 대폭적인 절감은 물론 추가적인 보일러시설 및 응축에 필요한 냉각수가 필요없는 기술로 보수유지 및 자동제어가 용이하다.

원래 이 기술은 1, 2차 Oil Shock시 주로 식품공장의 물엿, 포도당, 과당, 맥즙농축 공정의 에너지절약기술로 도입되었고 근래에는 펄프공장의 흑액농축 및 주정공장의 주정폐액 처리, 도금폐액처리, 음식물쓰레기 탈수여액처리, 농·축산 및 생선가공 배출액처리등 각종 산업분야의 에너지절약형 환경기술로 그 응용범위가 확대되고 있다. 특히 대형 보일러시설이 필요없고 자동제어가 용이하며 설치면적이 작기 때문에 섬지역이나 군부대시설, 중소형 단위공장에서 풍력 또는 디젤발전을 이용한 On-site용 담수화 또는 공업용수화 분야에 그 응용 잠재력이 매우 높은 기술이다.

최근 한국에너지기술연구소에서는 이와 같이 다양한 응용분야에 적합한 최적 MVR증발시스템을 개발하기 위해 연구소 내에 시간당 증발량 0.4톤 규모의 다목적용 MVR증발 Pilot Plant를 건설하여 각종 수요조건에 대비한 최적설계자료를 확보 중에 있으며, 1차로 해수담수화 운전을 성공적으로 완료하였다.