전 세계 물 자원이 점점 더 고갈됨에 따라 과학자, 엔지니어 및 정책 입안자들은 대체 수원을 찾는 중요한 과제에 직면해 있습니다. 담수와 해수 사이의 염분 농도를 가진 기수—는 전 세계적인 물 부족 문제에 대한 유망한 해결책으로 부상했습니다.

물은 생명과 사회 발전에 필수적이지만, 인구 증가, 산업 확장 및 기후 변화로 인해 전 세계적인 물 부족이 심화되었습니다. 유엔의 예측에 따르면 2030년까지 세계 인구의 절반 가까이가 물 부족에 직면할 수 있습니다. 전통적인 담수원—강, 호수 및 지하수—가 고갈되고 오염되어 위기를 악화시키고 있습니다.

해수 담수화가 해안 지역에서 확립된 해결책이 되었지만, 내륙 지역은 해수 자원에 접근할 수 없습니다. 해수보다 염분 농도가 낮은 기수는 이러한 지역에 대한 실행 가능한 대안을 제시합니다.

기수는 일반적으로 리터당 1,500~20,000밀리그램의 총 용존 고형물(TDS)을 포함합니다. 이 자원은 다양한 형태로 존재합니다:

• 지하 자원: 많은 지역의 담수 대수층 아래에서 발견됨
• 표면수: 특정 강, 호수 및 습지에 존재
• 산업 폐수: 다양한 제조 공정에서 생성됨
• 농업 유출수: 관개 관행의 결과

기수의 구성은 위치와 계절에 따라 크게 다르며, 염화나트륨뿐만 아니라 칼슘, 마그네슘과 같은 미네랄과 잠재적으로 미량의 중금속 또는 방사성 원소를 포함합니다. 이러한 복잡성으로 인해 맞춤형 처리 방식이 필요합니다.

현재 기수 담수화 방법은 두 가지 주요 범주로 나뉩니다:

막 공정:

• 역삼투압(RO): 물을 염분에서 분리하기 위해 고압 하에서 반투과성 막을 사용하는 가장 널리 사용되는 방법
• 한외 여과(UF): RO 시스템의 전처리로 자주 사용됨

증류 방법:

• 다단계 플래시(MSF): 순차적 증발 챔버를 사용
• 다중 효과 증류(MED): 효율성 향상을 위해 캐스케이딩 열 교환기를 사용

과제: 높은 비용과 환경 문제

기존 기수 담수화는 다음과 같은 중요한 장애물에 직면해 있습니다:

• 회수율은 일반적으로 50%에서 75% 사이로, 대량의 농축 염수를 생성합니다.
• 염수 처리는 적절하게 관리하지 않으면 환경 위험을 초래합니다.
• 높은 에너지 요구 사항은 운영 비용을 증가시킵니다.

최근의 발전은 이러한 과제를 해결하는 것을 목표로 합니다:

• 고급 RO 시스템: 회수율을 5-10% 향상시키기 위해 최적화된 막 설계 및 개선된 스케일 방지제를 통합
• 실시간 모니터링: 스케일링 가능성을 추적하고 운영을 최적화하기 위해 센서 사용
• 선택적 이온 제거: 문제가 있는 미네랄을 제거하기 위한 표적 전처리
• 차세대 시스템: 제로 액체 배출을 위한 고효율 RO 구성 및 증발 결정화기 포함

여러 지역에서 성공적인 기수 담수화 프로젝트를 구현했습니다:

• 미국 텍사스: 여러 대규모 공장이 식수를 공급
• 호주: 가뭄에 취약한 지역은 도시 및 농업적 필요를 위해 담수화에 의존
• 중동: 증가하는 수요를 충족하기 위해 담수화 기술의 집중적인 사용

정부 주도는 연구 자금 지원, 인프라 개발 및 규제 프레임워크를 통해 기수 담수화를 발전시키는 데 중요한 역할을 합니다. 기술이 계속 발전함에 따라 기수 담수화는 비상 조치에서 지속 가능한 물 관리 솔루션으로 전환하고 있습니다.

미래는 변화하는 수질과 수요에 적응할 수 있는 더 지능적이고 자동화된 담수화 플랜트를 약속합니다. 동시에, 폐기물에서 귀중한 미네랄을 추출하는 염수 가치화에 대한 연구는 환경 부채를 경제적 기회로 바꿀 수 있습니다.

지속적인 혁신과 협력을 통해 기수 담수화는 글로벌 물 안보에 상당한 기여를 할 준비가 되어 있으며, 수생 생태계를 보호하면서 이 필수 자원에 대한 안정적인 접근을 보장하는 데 도움이 될 것입니다.