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담수화의 역사
바다를 활용한 물 재사용 기술은 대중적으로 어떤 것이 있을지 찾아보니, 담수화가 있었습니다. 담수화에 대해 잘 몰랐는데, 이번 기회에 제대로 알아보도록 하겠습니다.
해수를 마실 수 있도록 담수화하는 과정은 길고 풍부한 역사가 있습니다. 역사상 담수화의 초기 출현 중 일부는 아리스토텔레스의 실험으로 거슬러 올라갑니다.
담수화는 오랜 역사를 가진 기술입니다. 인간은 항상 바다를 바라보며 바다에서 식수를 얻을 수 있는 혜택을 꿈꾸며, 심지어 성경에서도 기적적인 담수화에 대해 언급합니다.
역사상 담수화의 초기 출현 중 일부는 고대 그리스의 아리스토텔레스와 다른 지식인의 실험으로 거슬러 올라갑니다. 그 시대의 뛰어난 마음은 바다에서 식수를 얻기 위해 토양 퇴적물을 사용하여 증류 및 여과를 고안했습니다.
2차 세계 대전 이전에는 증발을 기반으로 한 담수화 시스템이 일반적으로 보트에 사용되었습니다. 증발을 기반으로 한 담수화 장치는 수 세기 전에 제안되었지만 16세기까지 보트에 통합되지 않았기 때문에 비상시 자급자족 할 수 있었습니다.
2차 세계 대전 이전에는 긴 대서양 횡단 항해로 바다를 횡단하는 보트에서 증발에 기반을 둔 담수화 시스템이 일반적으로 사용되었습니다.
그러나 최초의 대규모 현대식 담수화 공정은 미국에서 20세기 중반에 다단계 플래시 증류였습니다.
또한, 다중 효과 증류가 발견되어 다단계 플래시 증류보다 더 효율적일 가능성이 있었지만, 산업 규모에서 다중 효과 증류 프로세스를 효율적으로 만드는 데 시간이 더 걸렸습니다.
캘리포니아 대학에서 셀룰로스 아세테이트로 만든 최초의 합성 및 기능성 역삼투막이 생산되었습니다. 이 막은 물이 고압 하에서 적절한 유속으로 통과하도록 하면서 염분을 차단할 수 있었습니다.
역 침투 압력은 분리 과정에 구동력이고 물의 삼투압을 초과해야 유압은 탈염한다. 스페인에서는 1964년 Lanzarote에 최초의 담수화 플랜트가 건설되었습니다.
이 발명은 막 담수화 기술 경쟁의 시작을 알리고 역삼투압을 사용하는 최초의 상업용 담수화 플랜트가 1965년 캘리포니아에서 기수에 사용되는 Coalinga 담수화 플랜트에 개장되었습니다.
1974년 버뮤다에서 최초의 해수 역삼 투 담수화 플랜트가 가동되기까지 9년이 더 걸렸습니다. 스페인에서는 1964년 Lanzarote에 최초의 담수화 플랜트가 건설되었습니다.
열 담수화 및 막 담수화는 기술 발전, 규모의 경제 및 사용되는 다양한 담수화 프로세스의 최적화를 기반으로 에너지 효율성을 높이고 비용을 낮추기 위해 이러한 초기 발전과 나란히 발전했습니다.
담수화에서 에너지 효율성의 핵심은 담수화에 대한 예상 열역학적 한계입니다. 이것은 처리되는 물의 물리 화학적 특성, 공정의 회수율 및 물의 염도에 따라 다릅니다.
예를 들어, 표준 회수율 50%에 대해 염도 35g / L의 해수를 담수화하는 데 필요한 최소 이론 에너지는 1.06kWh / m 3입니다.
현재 설치된 모든 용량의 60% 이상이 역삼투 기술을 사용하는 것으로 추정되며 역삼 투가 열 담수화 공정보다 안정적이고 에너지 효율적인 기술임이 입증되었기 때문에 이 비율은 향후 몇 년 동안 계속 증가할 것으로 예상합니다.
침전 및 여과와 같은 기존 기술은 수 세기 전 수처리에 처음 사용된 이래 완만하게 발전했습니다. 그러나 새롭고보다 효율적인 담수화 멤브레인, 혁신적인 열 멤브레인 또는 하이브리드 담수화 기술 및 장비 개선은 몇 년마다 출시됩니다.
물 부족의 증가에 대응하여 지난 30년 동안 담수화는 실행 가능한 대체 물 공급으로 발전했습니다. 이를 통해 우리는 지속 가능한 가뭄 방지 물 공급을 제공할 잠재력이 큰 비전통적인 수자원을 활용할 수 있습니다.
담수화는 전 세계 식수 중 약 1%만 제공하지만, 이 비율은 매년 증가하고 있습니다. 이 용량은 2030년까지 두 배로 늘어날 것으로 예상합니다.
염수 담수화는 더 낮은 비용의 물을 생산할 기회를 제공하지만, 미래에 대체 물 공급의 주요 원천이 될 가능성은 작습니다. 세계 대부분의 건조한 지역에서는 거의 완전히 활용되고 있습니다.
향후 몇 년 동안 해수 담수화 비용을 극적으로 낮출 것으로 예상하는 주요 기술 혁신은 없습니다.
그러나 보다 엄격한 규제 요건으로 인한 수처리 비용 증가와 함께 생산 비용의 꾸준한 감소는 수원으로서 해양에 대한 의존도가 증가하는 현재 추세를 가속화 할 것으로 예상합니다.
이는 전 세계의 많은 해안 지역 사회를 위한 신뢰할 수 있는 가뭄 방지 대안으로서 해수 담수화를 더욱 확립할 것입니다.
기술 발전은 담수 비용을 향후 5년 동안 20%, 향후 20년 동안 최대 60%까지 감소시켜 마시는 물 생산 위한 실행할 수 있고 비용 효율적이게 될 것으로 예상합니다.
하지만 담수화의 단점도 있습니다. 다음에 장단점 포스팅으로 소개해드리겠지만, 이런 단점들이 완벽하게 개선이 안 된다면, 담수화를 상용화로 많이 쓰이기에는 무리가 있을 거 같습니다.
중학교 사회 및 과학 시간에 공부한 뒤로 처음으로 담수화에 대한 역사를 알아보았는데 신기하고 몰랐던 부분을 알았습니다. 해당 포스팅이 여러분들에게도 유익했으면 좋겠습니다.
지구의 70~80%는 물로 이루어져 있는데 이런 담수화와 물 재사용에 관한 연구를 끊임없이 하다 보면, 지금의 문제들을 해결해 나가고 더 살기 좋은 지구가 되지 않을까 생각이 됩니다.
기존의 기술이 못 쓴다, 효율이 안 높다 라고만 비판할 것이 아니라 지금 우리의 환경에서 가장 잘 활용할 수 있는 것들이 있다면, 끊임없이 고민하고 연구하여 헤쳐나가야 할 것입니다.