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고갈되는 수자원, 새로운 기술과 활용방안으로 극복한다
  • 임호동 기자
  • 승인 2019.01.25 09:53
  • 호수 113

인간이 사용할 수 있는 담수는 지구 전체의 물에 3%조차 되지 않는다. 그리고 그마저도 줄어들고 있다. 수자원의 고갈은 인간의 생존을 위협하며, 식량, 에너지, 산업 등 전분야에 영향을 미치고 있다. 이에 이러한 위기를 타개하기 위한 기술과 방안이 모색되고 있다.

 

수자원을 잡아라

지난해 11월 국제환경운동단체인 그린피스는 인공위성 사진 분석결과, 중국 서부 고원지대(티베트)의 빙하들이 예년보다 2배 이상 빠른 속도로 녹고 있다고 경고하는 내용의 보고서를 냈다. 이 보고서에 중국, 홍콩을 비롯해 동아시아 외신들이 일제히 주목했다.

티베트의 빙하는 중국의 황하, 양쯔강을 비롯해 동남아시아의 메콩강, 인도, 방글라데시의 브라마푸트라 강의 발원지로, 약 20억 인구의 식수원이자 젖줄로 통한다. 그런 티베트 빙하가 빠르게 녹아 2050년이면 빙하가 사라질 수 있다는 것이다. 만약 빙하가 사라진다면 황하, 양쯔강, 메콩강, 브라마푸트라 강 역시 말라붙을 수 있다. 이러한 현상을 증명하듯 지난해 10월 빙하가 녹아내린 물이 늘어나면서 브라마푸트라 강 상류에 홍수가 발생한 바 있다.

문제는 이러한 현상이 티베트에 한정돼 있지 않다는 것이다. 지구상의 수자원이 줄어들고 있다. 실제 인간이 사용하고 음용할 수 있는 담수가 줄어들고 있다. 담수의 대부분은 지하수, 빙하, 만년설 등이 차지하고 있는데 지하수는 고갈되거나 오염되고 있고, 빙하나 만년설은 녹아 바다나 지하로 스며들고 있다. 또한 기후변화로 해수면이 높아지면서 해안지대의 담수 20%가 염수로 변화하고 있으며, 홍수, 태풍, 가뭄 등으로 인한 자연재해가 발생해 담수유출을 높이고 있다.

수자원은 줄어드는 반면 물 사용량은 계속해서 증가추세다. 세계 담수 사용량의 70%를 차지하는 농업은 인구수 증가에 따라 더 많은 물의 양을 요구하고 있으며, 생선, 어패류 등 해산물 소비량의 절반을 차지하는 양을 생산하고 있는 양식업 역시 계속 증가해 최근 물 소비량 증가의 주범으로 꼽히고 있다.

뿐만 아니라 세계 제조업계는 물 수요가 계속해서 증가해 2050년이면 2000년 기준으로 400%가 넘는 물 사용량을 보일 것이라고 예상하고 있다. 세계 물 소비의 15%를 차지하고 있는 에너지 부분 역시 물 사용량은 2035년까지 20~30% 가량 더 증가할 것으로 보고 있다.

이러한 상황에서 갈수록 줄어들고 있는 수자원은 세계적인 난제로 떠올랐다. 방법을 찾지 못하면 인간이 쌓아놓은 모든 분야의 위기가 초래될 뿐만 아니라 인간의 생존도 보장하지 못한다. 이에 예전부터 세계 각국은 수자원을 확보하고 이를 효율적으로 사용하기 위한 방안을 모색하고 있다.

 

부산광역시 기장군에 설치된 해수담수화시설(사진 부산광역시 상수도사업본부)

고갈되는 수자원을 위해 논의되는 기술들

수자원 확보를 위해 가장 오랫동안 논의돼 온 기술은 당연 지구에 풍부한 해수를 담수로 만드는 기술이다. 현재 많은 나라들이 물부족에 시달리고 있지만 사실 지구는 물이 풍부한 행성이다. 문제는 그 물이 대부분 인간이 마시거나 활용할 수 없는 바닷물이라는 것이다. 즉 바닷물을 담수로 만들 수 있다면 물부족은 간단히 해결될 수 있다.

이에 해수담수화기술은 오래전부터 논의돼 왔다. 해수담수화기술은 말 그대로 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거해 순도 높은 물을 얻어내는 수처리 기술이다. 만성 물부족을 겪고 있는 중동과 아프리카는 물론 최근 미국을 중심으로 한 북미와 인도, 중국 등 아시아의 수요가 늘어나면서 거대 시장을 형성하고 있다. 지난해 세계 물 사업 조사 기관인 GWI는 해수담수화 시장 규모가 2012년 기준 39억 달러 규모에서 2018년 152억 달러 규모로 성장할 것으로 예상했다.

실제 해수담수화기술은 지속적인 개발이 이뤄지고 있다. 대규모 플랜트 사업을 통해 많은 양의 물을 담수화하는 것은 물론 지속적인 RO(Reverse osmosis) 멤브레인(분리막) 기술의 발전으로 수질까지 잡고 있다. 더 나아가 담수화 과정에서 발생하는 에너지를 저장해 전기까지 생산하고 있다.

우리나라는 이러한 해수담수화를 주도하는 국가이다. 두산중공업을 시작으로 한화 건설, GS 건설 등이 해수담수화 플랜트 사업을 선도하고 있으며, LG화학, 코오롱인더스트리, 효성 등이 멤브레인 기술을 지속적으로 연구하며 강화시키고 있다.

다만 국내에서는 해수담수화기술이 담수수질의 안전성 논란 때문에 활발히 이뤄지지 않았으나 최근 가뭄과 물부족 현상이 지속되면서 많은 지자체와 정부가 해수담수화를 대체수자원으로 주목하고 있는 상황이다.

해수담수화기술 외에도 수자원을 확보하기 위한 기술은 또 있다. 바로 인공강우와 지하댐이다. 인공강우는 구름층이 형성된 대기 중에 ‘구름씨’가 될 수 있는 염화칼숨, 요오드화은을 살포해 특정지역에 비나 눈이 내리게 하는 기술이다. 이러한 인공강우는 폭염과 가뭄뿐만 아니라 미세먼지 완화 등에도 효과가 있기 때문에 많은 나라들이 주목하고 있다. 특히 중국의 경우 1970년대부터 인공강우 기술 개발을 추진해 오고 있다. 지난해 1월 중국항공과학기술국(CASC)은 인공지능(AI) 기계분무시스템을 장착한 드론을 띄우는 등 인공강우 비행을 성공적으로 마친 바 있으며, 지난해 3월부터 티베트 빙하 유실을 대비하기 위해 티베트 고원에 한반도의 8배 크기의 인공강우 시설 조성에 돌입했다.

지하댐은 말 그대로 지하에 설치하는 댐으로 지하수에 물막이 벽을 설치해 저류하는 인공댐이다. 지하댐은 빠르게 지하나 바다로 유출되는 하천복류수를 저류시킬 수 있을 뿐만 아니라 해안지역에서는 염수침입을 방지시켜 효율적으로 수원을 개발할 수 있어 주목을 받고 있다. 특히 지하수 특성상 증발에 따른 손실도 없으며, 자연파괴가 거의 없어 친환경적 수자원 확보방안으로 분석되고 있다. 다만 유지비용이 많이 들고, 낮은 수온과 다량의 물을 공급하기 어렵다는 한계를 가지고 있다. 현재 국내에서는 6개소의 지하댐이 있으며, 1일 약 15만㎥의 공급능력을 갖추고 있다.

이외에도 해양심층수, 강변여과수 등 부족한 수자원을 대체하기 위한 방안이 지속적으로 모색되고 있는 상황이다.

 

농업용수를 줄이기 위한 대안으로 떠오르는 수경제배와 스마트팜(사진 국내 스마트팜 회사 넥스트온)

관리와 이용이 중요해진 시점

수자원의 고갈을 막기 위해서는 수자원의 확보와 대체수자원 확보보다 더 중요한 것이 있다. 바로 올바른 사용이다. 수자원을 바르게 활용하지 못할 경우 대체수자원을 찾고, 물 부족 현상을 해결한다고 해도 일시적인 효과일 뿐이다. 무엇보다 수자원의 철저한 관리와 수자원 활용의 효용성을 높이는 노력이 필요한 상황이다.

이에 세계 각국은 수자원의 관리와 활용방안 모색에 사활을 걸고 있다. 특히 선진국의 경우 스마트그리드를 통한 인프라를 구축해 수자원 관리에 돌입하고 있으며, 4차산업과 접목한 절수 미터기 등을 보급하는 등 말 그대로 물이 새는 틈을 막기 위해 노력하고 있다.

또한 빗물 저장을 시작으로 재처리수, 중수도, 하수처리수 등 수자원의 재활용 부분도 계속해서 강조되고 있으며, 가장 많은 담수가 소모되고 있는 농업 분야 역시 수경재배, 축산물을 대체하는 배양육 개발, 스마트팜, 정밀 농업 등이 논의되고 있는 상황이다.

심각한 물부족 현상을 겪고 있는 우리나라 역시 이러한 노력이 필요해 보인다. 우리나라의 경우 대부분 수자원의 확보와 관리에만 치중해왔다. UN산하 23개 담수관련 기관이 참여해 구성한 ‘UN 세계 물 평화계획(WWAP)이 발표한 물 빈곤지수(WPI)에 따르면 우리나라의 물 빈곤 지수(WPI)는 전체 147개국에서 43위 수준인 것으로 나타났는데, 29개 OECD 국가 중 20위로서 선진국에 비하면 낮은 수준인 것으로 나타났다.

그 중에서도 수자원의 사회적 관리 및 인프라는 각각 세계 20위, 27위 수준이었지만 물 이용량과 효율성 부분에서는 106위라는 충격적인 성적표를 받아들어야만 했다.

이는 많은 것을 시사한다. 우리나라는 대표적인 물 부족 국가로 2050년이면 물 스트레스 1위 국가가 될 수 있다는 비관적인 전망을 받고 있다. 물론 수준급의 상하수도 인프라와 국가 주도의 수자원 관리, 그리고 대체수자원 개발을 위한 노력 등으로 비관적인 전망을 해결할 수 있겠지만, 반드시 수자원 활용에 대한 개선은 필요한 시점이다.

임호동 기자  ihd3333@naver.com

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