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해수를 식수로 변환하고 전 세계 수백만 명의 사람들에게 공급을 보장하는 기술인 담수화가 수행되는 방식을 이해합니다.

Melody Ayres-Griffiths의 "MAG - 담수화 플랜트"(CC BY 2.0)

담수화는 음용수를 얻기 위해 염수 및 기수에 존재하는 과도한 미네랄 염, 미생물 및 기타 고체 입자를 제거하는 물리 화학적 수처리 공정입니다.

담수화는 열 증류 또는 역삼투라는 두 가지 기존 방법을 사용하여 수행할 수 있습니다. 열 증류는 자연적인 비의 순환을 모방하려고 합니다. 화석 또는 태양 에너지를 사용하여 액체 상태의 물이 가열됩니다. 증발 과정은 물을 액체에서 기체 상태로 변환하고 고체 입자는 유지되는 반면 수증기는 냉각 시스템에 의해 포착됩니다. 낮은 온도에 노출되면 수증기가 응축되어 액체 상태로 돌아갑니다.

반면에 역삼투는 자연적인 삼투 현상과 반대되는 과정을 만들려고 합니다. 본질적으로 삼투는 반투막을 통해 유체가 덜 농축된 매질에서 더 농축된 매질로 이동하여 두 유체 사이의 균형을 찾는 것입니다. 역삼투압은 자연 흐름 방향을 극복하기 위해 자연에서 발견되는 것보다 더 큰 압력을 가할 수 있는 펌핑 시스템이 필요합니다. 이렇게 하여 가장 농축된 매질인 염수 또는 기수는 가장 농축도가 낮은 쪽으로 이동합니다. 반투막은 액체의 통과만 허용하고 고체 입자를 유지하여 해수의 담수화를 가능하게 합니다.

적용 가능성

국제 재생 에너지 기구(Irena)가 담수화 및 재생 에너지에 관한 보고서(재생에너지를 이용한 담수화), 담수화는 중동, 북아프리카 및 일부 카리브 제도에서 인간의 갈증과 관개를 해소하는 가장 큰 물 공급원입니다. 홈페이지에서 제공하는 정보에 따르면 국제담수화협회 (IDA), 세계에서 매일 3억 명 이상의 사람들이 담수화를 통해 공급됩니다.

담수화 방식을 정기적으로 공급하는 국가는 최소 150개국 이상이며, 특히 중동, 북아프리카 등 사막 지역이나 공급에 어려움을 겪고 있는 국가입니다. 이 기술의 선두 주자 중 하나는 인구가 소비하는 식수의 약 80%가 바다에서 나오는 이스라엘입니다.

UN은 물과 에너지에 관한 보고서에서 담수화 및 담수화 된 물의 펌핑이 특정 지역을 개선할 수 있음을 제기하지만, 특히 농업과 같은 대규모 물 사용을 위해 열악한 지역에서는 이 기술의 실행 불가능성을 지적합니다. 현장이 담수화 플랜트에서 너무 멀리 떨어져 있는 경우. 주요 장애물은 담수화 프로세스와 매우 먼 지역으로의 펌핑 모두 작동하는 데 많은 에너지가 필요하므로 이러한 상황에 적합하지 않은 방법이라는 것입니다.

Irena는 프로세스의 높은 에너지 비용 외에도 물 담수화는 일반적으로 지속 가능하지 않고 가격 변동이 잦고 운송이 어려운 화석 에너지를 소스로 사용한다고 지적합니다. 조직은 또한 재생 가능 에너지원이 저렴해지면 이를 적용해야 한다고 주장합니다. 태양 에너지의 사용과 폐수로부터의 에너지 회수는 담수화 비용을 줄이기 위해 UN과 Irena가 제시한 대안입니다. 다른 적절한 에너지원은 풍력과 지열입니다.

담수화 폐수와 관련된 또 다른 문제는 바다로 직접 배출될 경우 해양 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 사실입니다. 영형 퍼시픽 인스티튜트, 미국 캘리포니아에 있는 독립 연구소는 캘리포니아의 샌프란시스코와 몬터레이 베이에서 담수화로 인한 영향을 연구했습니다.

보고서에 따르면 캘리포니아 해수 담수화의 주요 문제: 해양 영향, 폐수는 해수에서 발견되는 자연 농도보다 훨씬 높은 염 농도를 가지며 수처리에 포함되는 화학 첨가제 및 부식 과정에서 방출되는 중금속과 같은 일부 해양 생물에게 유독한 잔류물을 제공합니다. 파이프 내부에서 발생합니다. 열증류법을 사용하는 설비의 경우 폐수가 해수보다 훨씬 높은 온도에 있다는 추가적인 문제가 여전히 존재한다.

에너지 소비를 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화하는 신기술 개발을 통해 담수화는 전 세계적으로 물 부족 문제에 대한 대안이 될 수 있으며 수백만 명의 삶의 질 향상에 기여할 수 있습니다.