풍력발전 이용 해수담수화에 성공

에너지연 'MVR기술' 개발... 순수 국내기술로 개발 실증운전 담수1t 생산에 12㎾h 소요... 기존 18% 수준으로 최고효율

풍력발전을 이용한 MVR(기계적 증기 압축기)해수담수화 기술을 국내 연구진이 개발, 실증운전에 성공했다. <사진>

한국에너지기술연구원 (황주호 원장)은 기후변화에 따른 국지적인 물 부족 해결과 전력망 연결이 어려운 고립지역을 위해 중소규모의 새로운 해수담수화 모델로서 담수 1t 생산에 12㎾h 에너지가 소요되는 '효율 무방류 풍력발전 연계 MVR해수담수화 파일롯 플랜트'를 순수 국내기술로 최초 개발해 실증운전에 성공했다고 밝혔다.

풍력발전 연계 MVR해수담수화는 기계적증기 압축기를 통해 바닷물 가열과정에서 발생한 저온ㆍ저압의 증발증기를 가압ㆍ승온해 자체가열 열원으로 재사용, 담수화에 필요한 에너지 소비를 최소화했다.

연구원은 중소규모의 고효율 해수담수화 플랜트개발을 위해 MVR히트펌프를 개발했고 최대한 얻을 수 있는 유용한 에너지라는 이론적 의미의 엑서리(exergy)개념을 바탕으로 해수담수화 플랜트를 설계했다.

제주도 글로벌신재생에너지연구센터(JGRC)에 세워진 플랜트는 15℃의 용암 해수를 끌어 올려, 예열기를 통해 70~80℃로 가열, 증발기로 보내지며, 증발기에서 생성된 100℃의 증기를 MVR를 통해 가온ㆍ가압으로 110℃의 증기를 생산한다.

생산된 110℃의 증기는 다시 용암 해수의 온도를 상승시킨 뒤 응축수 탱크에 저장된 뒤 담수탱크에 저장되는 순환구조로 에너지효율을 높인 것이 핵심이다.

1일 최대 75t의 용암 해수를 담수로 만들 수 있는 MVR해수담수플랜트는 12.4㎾ 에너지만 투입되면 담수 1t 생산이 가능하며 기존 상용화된 증발법에 사용된 에너지의 18% 수준으로 최고효율을 내는 등 증발법 가운데 가장 경제성이 뛰어난 것이 특징이다.

담수생산에 필요한 에너지를 재생에너지원인 풍력을 사용할 수 있을 뿐 아니라 풍력의 시간대별 발전량에 맞춰 시스템이 운영될 수 있도록 설계돼 전력공급이 원활하지 않은 고립지역에서도 독립적으로 운전할 수 있다.

이밖에 화산암반에 의해 자연여과돼 게르마늄, 셀레늄 등 유용한 미네랄이 함유된 용암 해수를 담수로 만드는 과정에서 발생하는 농축염수(소금)를 생산할 수 있어 플랜트의 부가가치를 높였다. 해수담수화 과정에서 발생하는 농축염수를 바다로 방류시켜 바닷물의 염도증가, 온도 상승 등 해양생태계 악영향을 최소화 시킨점도 눈길을 끌고 있다.

연구책임자인 김동국 박사는 “해양생태계를 변화시키는 농축염수를 고부가가치의 미네랄 이나 소금으로 제조해 담수시설의 경제성을 제고할 수 있으며 운전에 소비되는 에너지를 신재생에너지원으로 대체함으로써 기존 전력망 연결이 어려운 고립지역에 독립적인 담수생산이 가능해지는 등 경제ㆍ산업적으로 상당한 효과를 거둘 것”이라고 밝혔다.

권은남 기자 silver@