[스페인] 스페인 담수화협회, “담수화에 대한 확신 10가지” 발표

담수 1㎥ 생산비용 0.5∼1.0유로…식수·산업·농업용수 사용에 적합한 수자원 

담수화된 물, 맛도 좋고 품질도 우수…담수화 플랜트 농축액에는 독성 성분 없어

담수화 플랜트, 에너지 소비량 적고 CO2도 배출하지 않아…기후변화 영향 해결책 중 하나

스페인 담수화협회(TAEDyR)는 담수화된 물의 생산에 대해 오랜 시간 동안 유지되어 온 잘못된 속설 10가지를 밝힌 ‘담수화에 대한 10가지 확신(10 Certainties About Water Desalination)’이라는 보고서를 4월 10일 발표했다. [사진출처(Photo source) = 악시오나(acciona)]

스페인 담수화 및 재사용협회(The Spanish Association of Desalination and Reuse, AEDyR, 이하 ‘스페인 담수화협회’)는 담수화된 물의 생산에 대해 오랜 시간 동안 유지되어 온 잘못된 속설 10가지를 밝힌 보고서를 4월 10일 발표했다. 

스페인 담수화협회(TAEDyR)에는 악시오나(acciona), 아쿠아메드(acuaMed), 아디키미카(adiquimica), 아그바르(Agbar), 아그루케로(agruquero), 아쿠알리아(aqualia), 듀폰(Dupont), H2O 이오베이션(h2oinnovation), 해치(HACH), GS 이니마(GS Inima), 자일럼(Xylem), 베올리아(Veolia), 도레이(Toray), 수에즈(Suez), NX필트레이션(NX Filtration), 테다구아(tedagua), 슐저(SULZER) 등 74개 글로벌 물기업들이 회원사로 가입돼 있다.

스페인 담수화협회(TAEDyR) 발표한 ‘담수화에 대한 10가지 확신(10 Certainties About Water Desalination)’ 보고서의 내용은 다음과 같다.

스페인 담수화협회(TAEDyR)에는 74개 글로벌 물기업들이 회원사로 가입돼 있다.  사진은 스페인 담수화협회 로고. [사진출처(Photo source) = 스페인 담수화 및 재사용협회(AEDyR)]

 

1. 담수화된 물은 비싸지 않다.

현재 해수를 이용 담수를 생산하는 데 드는 비용은 입방미터(㎥, 1천L)당 0.5∼1.0유로(약 737∼1만 4천740원)이다. 그리고 기수(brackish water)를 담수화하는 데 드는 비용은 0.3유로(442원)와 0.5유로(737원)로 훨씬 더 낮다.

여기에는 비용의 가장 큰 비율을 차지하는 인프라 감가상각비(infrastructure depreciation), 운영비(operation), 유지보수(maintenance) 및 에너지가 포함된다. 리터(L)로 환산하면 1L의 해수담수화 비용은 0.0003유로(0.44원)에서 0.0010유로(1.47원) 사이다. 이러한 비용으로 인해 공급용 물, 농업용 관개용수, 다양한 산업용도(용수 또는 원료)로 사용하기에 적합한 수자원이 된다.

2. 담수화는 많은 에너지를 소비하지 않는다.

해수담수화 시설의 에너지 소비량은 현재 약 3kWh/㎥이다. 즉, 담수 1L를 생산하는 데  0.003kW가 필요하다. 이는 4인 가족이 1년 동안 담수화된 해수를 생산하는 데 필요한 에너지 소비량이 4인 가족의 냉장고 전기소비량과 같다는 것을 의미한다.

또는 4인 가족의 하루 평균 소비량이 600L임을 고려할 때 가정에 필요한 모든 물이 해수에서 담수화된 물이라면 관련 하루 전력 소비량은 시간당 1.8kW로, 냉난방 장치가 방을 1∼2시간 동안 냉각하거나 가열하는 데 사용하는 전력 소비량과 맞먹는다.

3. 해수담수화는 해양환경에 큰 영향을 미치지 않는다.

증거와 과학적 연구에 따르면 염수로 널리 알려진 담수화 플랜트 농축액(concentrate)의 배출은 해양환경에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 담수화 시설에서 사용하는 희석 및 예상 확산 시스템은 방류 지점에서 몇 미터(m) 이내에서 염도 및 수질 측면에서 농축수가 해수와 구별되지 않도록 한다.

여기에 스페인의 모든 대형 담수화 플랜트에는 엄격한 통제가 적용된다. 환경영향평가서(environmental impact statement)를 승인받아야 공사를 착공할 수 있다.

이 선언은 농축수 배출 장소와 방식을 결정한다. 민감한 해양 동식물 종에 영향을 미치지 않도록 이 배출을 수행하는 여러 가지 방법이 있다. 가장 적절한 지역의 선택, 확산기(diffuser, 액체의 유속을 원활하게 줄이고 정압을 상승시키기 위해 사용되는 확대관)의 수와 유형, 확산기를 통한 배출 속도와 각도 또는 해수로 이전 희석과 같은 것이다.

마찬가지로, 모든 해수담수화 시설은 해양환경에 영향이 없는지 확인하기 위해 대학 및 독립기관 등에서 수행하는 엄격한 환경 모니터링 계획을 가지고 있다. 심지어 담수화 시설에서 방류에서 수질에 민감한 해양 동식물 종들의 수명이 증가한 증거도 있는데, 이는 역설적으로 방류 지점의 어업을 증가시키는 원인이 된다.

담수화된 물은 식수 등 생활용수, 농업용 관개용수, 공업용수 등으로 사용된 후 농축액과 같은 방식으로 바다로 다시 흘러 들어가게 되므로 폐쇄적인 순환이라는 점도 염두에 둘 필요가 있다.

담수화된 물은 식수 등 생활용수, 농업용 관개용수, 공업용수 등으로 사용된 후 농축액과 같은 방식으로 바다로 다시 흘러 들어가게 되므로 폐쇄적인 순환이라는 점도 염두에 둘 필요가 있다. [사진출처(Photo source) = GS 이니마(GS Inima)]

 

4. 스페인은 해수담수화 선구자로서 시설 건설·관리에 대한 풍부한 경험과 지식을 가지고 있다.

스페인은 60년 동안 해수담수화 플랜트를 건설해 왔다. 건설과 관리에 대한 경험과 지식, 그리고 국제 입찰에 참여하는 성공적인 정책으로 스페인 기업들은 전 세계 플랜트 건설과 운영에 대한 입찰을 따내면서 전 세계 담수화의 선두에 서게 되었다.

스페인 담수화협회(TAEDyR)의 회원사들은 호주, 칠레, 알제리, 사우디아라비아, 이스라엘, 미국, 오만, 영국, 중국 등 5개 대륙 국가에 해수담수화 플랜트 건설, 공급 및 운영관리를 하고 있다.

많은 스페인의 대형 해수담수화 시설들은 효율적 운영을 위한 가장 혁신적인 기술을 보유하고 있으며, 이들의 시설과 경험에 대해 알고 싶어하는 다른 나라의 대표단들이 자주 담수화 시설을 방문하고 있다.

5. 담수화된 물은 주로 식수로 사용될 뿐만 아니라 농업·산업용수에서 사용된다.

스페인에서 생산되는 담수의 21% 이상이 농업에 사용되어 기술적, 경제적 타당성이 입증되었다. 실제로 스페인 남동부와 섬의 대부분은 관개 공동체와 농업 산업에서 소비된다.

그리고 담수화된 물을 사용한 오랜 역사를 가진 관개 공동체에서 수행된 수많은 과학적 연구를 통해 담수화된 물을 관개하면 작물의 생산성과 품질이 향상된다는 것이 입증되었다.

특히, “일부 농작물에 대해 잠재적으로 민감한 이온의 존재 또는 물의 이온 불균형이 발생할 수 있다”라는 모든 잠재적인 기술적 문제는 현재 최종 가격에 실질적으로 영향을 미치지 않는 기술적이고 경제적으로 실행 가능한 솔루션을 가지고 있다.

일반적으로 농업용수 사용자는 담수화된 물과 다른 공급원의 물을 혼합하여 가격을 낮추고 화학적으로 균형을 맞추고 있다.

그러나 고부가가치 온실작물의 경우 물 비용이 생산비용의 5% 이하를 차지하며, 해당 물의 경제적 생산성은 ㎥당 5유로(7천369원)에서 7유로(1만317원) 사이이므로 이러한 농작물에 순수 담수화된 물로 관개하는 것도 가능하다는 것을 보여준다. 담수화를 통해 농부들이 날씨에 의존하지 않고 물을 가질 수 있어 생산이 보장되고 계획을 세울 수 있다는 것이 큰 장점이다.

산업에서 담수화된 물은 여러 공정에서 서비스 용수로, 보일러 또는 증기로, 석유 화학 산업 또는 반도체 마이크로칩 제조에 사용되며, 또한 음료, 주스, 비광물 생수(non-mineral bottled water), 맥주 등의 생산을 위한 원료로도 사용된다.

6. 담수화된 물은 맛도 좋고 품질도 우수하다.

현재 사용되고 있는 담수화 기술을 통해 얻은 물은 「식수에 관한 스페인 왕실 법령(Spanish Royal Decree on Drinking Water, RD: 2023년 3월)」과 「유럽지침(European Directive : 2020/2184, 인간에게 소비를 목적으로 하는 수질에 관한 지침)」을 엄격히 준수하므로 식수와 동일한 염분 함량을 갖는다.

그리고 이 여과 장벽(filtration barrier)은 먹는 물의 수질기준을 준수할 뿐만 아니라 염류 제거를 위한 역삼투압(reverse osmosis, RO) 기술로 처리할 경우 화학적, 생물학적(바이러스, 박테리아)을 포함한 모든 유형의 오염물질을 처리하므로 우수한 품질과 안전성을 보장한다.

실제로 기존 처리 기술을 사용하여 정수처리 시설에서 얻은 것보다 우수하며 후자와 관련된 현행 규정을 준수하려면 추가 처리가 필요할 수 있다.

역삼투막을 통과한 물은 매우 순수해서 재석회화 과정에서 물이 ‘단품(a la carte)’로 생성될 수 있으며, 스페인과 유럽 보건당국과 세계보건기구(WHO)의 권고에 따라 필요한 영양소를 추가했다. 주로 탄산염 함량 때문에 물의 기호성을 고려하더라도 이 마지막 단계에서 다양한 맛의 뉘앙스(nuance)를 가진 물을 만들 수 있다.

스페인 담수화협회(TAEDyR)의 회원사들은 호주, 칠레, 알제리, 사우디아라비아, 이스라엘, 미국, 오만, 영국, 중국 등 5개 대륙 국가에 해수담수화 플랜트 건설, 공급 및 운영관리를 하고 있다. [사진출처(Photo source) = 도레이(Toray)]

7. 담수화 플랜트 농축액에는 독성 성분이 없다.

해수담수화 시설에서 나오는 농축액은 단순히 역삼투막을 통과하지 않은 바닷물이다. 해수담수화 시설은 바닷물 100L를 모을 때마다 약 40∼45L의 담수를 생산한다. 역삼투막을 통과하지 않는 55∼60L의 염분은 바닷물 100L의 초기 염분과 같다.

소금 함량은 같지만 물의 부피가 더 작기 때문에 소금의 농도는 증가한다. 따라서 바닷물에 물 1L당 약 38g의 소금이 포함되어 있다면, 농축액은 1L당 70g의 소금이 된다. 물 1L당 약 두 큰스푼 정도의 소금이다.

농축액에는 해수에 이미 존재하지 않는 성분이 포함되어 있지 않으며, 또한 공정 중에 첨가될 수 있는 독성 성분도 포함되어 있지 않다. 이는 이 규정이 담수화 시설이나 다른 정수처리 시설(Drinking Water Treatment Plant, DWTP)과 같은 정수처리 처리에 승인되지 않은 물질을 첨가하는 것을 규정에서 금지하기 때문이다.

현재 농축액은 발전이나 양식업 등 다른 경제 활동의 발전에 사용될 수 있기 때문에 담수화 분야의 경제적 기회가 될 수 있고 순환 경제에 기여할 수 있다고 고려하는 연구와 프로젝트가 있다.

염수로부터 삼투압 에너지(osmotic energy)를 회수하고 ‘블루 에너지(Blue Energy)’로 알려진 것을 생산하는 것을 목표로 하는 프로젝트와 염수 채굴(brine mining) 등 산업용으로 특정한 고부가가치 화합물의 회수를 통한 농축액의 경제적 가치를 높이는 것을 목표로 하는 프로젝트가 있다.

8. 담수화 플랜트는 CO2를 배출하지 않는다.

담수화 플랜트는 대기 중으로 가스를 직접 방출하지 않는다. 그들은 국가 전력망에서 전기를 소비하므로 담수화와 간접적으로 연관될 수 있는 이산화탄소(CO2) 배출량은 그리드의 에너지 생산 시스템과 화석 및 재생에너지의 구성 요소뿐만 아니라 다른 산업 또는 경제 활동에서 발생하는 것이다.

따라서 국가 전력망에서 재생에너지가 차지하는 비중이 높아지면 담수화와 간접적으로 연관될 수 있는 CO2 배출량이 감소하게 된다.

담수화 플랜트는 CO2를 배출하지 않으며, 해수담수화 시설의 에너지 소비량은 현재 약 3kWh/㎥이다. [사진출처(Photo source) = 수에즈(Suez)]

9. 담수화는 가뭄과 기후변화 영향에 대한 해결책 중 하나이다.

담수화는 물 절약, 네트워크 손실 감소, 재생된 하·폐수 재사용과 기술적·사회적으로 이루어질 수 있는 이전과 같은 조치와 함께 가뭄과 물 부족으로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위한 하나의 해결책이자 보완책이다.

특히, 해수담수화는 바다와 바다의 무한한 수원에 의해 공급되기 때문에 날씨에 의존하지 않으며, 염분이 있는 곳에 설치할 수 있다는 장점이 있다.

또한 담수화 시설은 천연 공급원의 물이 사용되는 기간 동안 가동이 중단되거나 사용 비율이 100% 미만이더라도 사람들에게 식수 등 생활용수 공급을 보장하는 시설의 기능을 수행한다.

10. 담수화는 지속 가능한 활동이다.

지구의 물은 생성되거나 파괴되지 않으며, 단지 수문학적 순환 과정에서만 변형되고 오염되며 오염이 제거된다. 오늘날 우리가 소비하는 물 분자는 수백만 년 전에 형성되었다.

해수에서 담수를 생산하면 지표수와 지하수를 포함한 내륙 수자원을 고갈시키지 않으면서 기후변화의 영향을 완화시킬 수 있다. 이것은 ‘유럽 녹색분류법(European Green Taxonomy)’과 일치하는 활동에 담수화를 포함시킨 유럽연합(EU)에 의해 인정된다.

담수화는 또한 기후변화에 대한 적응 목표와 일치하며, 지속가능발전을 위한 유엔‘2030 의제’ 대부분의 지속 가능한 개발 목표 달성에 직간접적으로 기여할 수 있다.

또한 이 부문은 이 기술의 지속 가능성을 지속적으로 개선하기 위해 최선을 다하고 있다. 이는 재생 에너지 사용의 증가, 환경 영향을 최소화하기 위한 해수 농축액 회수 공정의 최적화, 에너지 소비의 현저한 감소 및 농축액 재평가 방법의 모색 등을 통해 달성된다.

[원문보기]

10 Certainties About Water Desalination

 

The Spanish Association of Desalination and Water Reuse (AEDyR) has released an article in which ten certainties about water desalination are argued and false myths about this process that have been maintained over time are dismantled.

The Spanish Desalination Association (TAEDyR) has acciona, acuaMed, adiquimica, Agbar, agruquero, aqualia, Dupont, H2O Innovation, HACH, GS Inima, Xylem, Veolia, Toray, Suez, NX Filtration, Tedagua and SULZER, 74 global water companies, including  are members.

The contents of the ‘10 Certainties About Water Desalination’ report published by The Spanish Association of Desalination and Water Reuse (AEDyR) are as follows.

1. Desalinated water is NOT expensive.

Currently, the cost of producing desalinated water from the sea ranges from €0.5 to €1.0 per cubic meter (1,000 liters). And the cost of desalinating brackish water is even lower: €0.3 and €0.5. 

These include infrastructure depreciation, operation, maintenance and energy, which account for the largest percentage of costs. If translated into liters, a liter of desalinated water costs between €0.0003 and €0.0010. This cost makes it a suitable water resource for use as water for supply, for agricultural irrigation and for various industrial uses, either as service water or as a raw material.

2. Desalination does NOT consume a lot of energy.

The energy consumption of a desalination plant is currently around 3 kWh/m3, i.e. 0.003 kW is needed to produce one litre of fresh water. That means that the energy consumption needed to produce the desalinated seawater for a family of four for a year is equal to the consumption during that time of that family's refrigerator. 

Or, taking into account that the average daily consumption of that family would be 600 liters, if all the water needed in their home were desalinated water from the sea, the associated daily electricity consumption would be 1.8 kWh, which is equivalent to that consumed by an air conditioning unit to heat or cool a room for 1-2 hours.

3. Desalination does NOT have a significant impact on the marine environment.

Evidence and scientific studies show that the discharge of desalination plant concentrate, popularly known as brine, does not have a significant impact on the marine environment. The dilution and projected diffusion systems used by desalination plants ensure that within a few metres of the discharge point the concentrate is indistinguishable from seawater in terms of salinity and water quality.

Added to this is the strict control to which all large desalination plants in Spain are subject. Before their construction, they must have an Environmental Impact Statement authorized in order to operate. 

This declaration establishes the place and manner of discharge of the concentrate. There are multiple ways to carry out this discharge so as not to affect sensitive species, such as the selection of the most appropriate area, the number and type of diffusers, the speed and angle of exit through the diffuser, or the previous dilution with seawater.

Likewise, all seawater desalination plants have strict environmental monitoring plans carried out by universities and independent bodies to ensure the absence of impacts on the marine environment. 

There is even evidence of an increase in the life of species sensitive to water quality in desalination plant discharges, due to the increase in oxygen in the area, which paradoxically increases fishing at the discharge point.

It is also necessary to bear in mind that desalinated water, after its different uses (human consumption, irrigation, industrial), ends up in the sea in the same way as concentrate, so it is a closed cycle.

4. Spain is a pioneer and has extensive experience and knowledge in the construction and management of desalination plants.

Spain has been building desalination plants for 60 years. The experience and knowledge acquired about its construction and management, and the successful policy of association and participation in international tenders, have led Spanish companies to be at the forefront of desalination worldwide, winning tenders for the construction and operation of plants all over the world. 

Our companies build, supply equipment and operate plants in countries on five continents, such as Australia, Chile, Algeria, Saudi Arabia, Israel, the United States, Oman, the United Kingdom and China.

Many large Spanish desalination plants have the most innovative technologies for their operation and are frequently visited by delegations from other countries who want to know about their facilities and experience.

5. Desalinated water is used in agriculture and industry, in addition to its majority use as drinking water.

More than 21% of the desalinated water produced in Spain is used for agriculture, demonstrating its technical and economic feasibility. In fact, it is consumed by most of the irrigation communities and agricultural industries in southeastern Spain and the islands. 

And it has been demonstrated, through numerous scientific studies carried out in irrigation communities with a long history in the use of desalinated water, that irrigating with it increases the productivity and quality of crops. 

All the potential technical problems that could occur (the presence of some potentially sensitive ions for some crops or the ionic imbalance of the water) currently have technically and economically viable solutions that have practically no impact on the final price.

In general, the agricultural user mixes desalinated water with water from other sources to reduce its price and chemically balance it. 

But in high value-added greenhouse crops, the cost of water accounts for no more than 5% of production costs, and the economic productivity of that water is between €5 and €7 per m3, demonstrating that even irrigating these crops with pure desalinated water would be viable. 

The great advantage is that desalination allows farmers to have water without depending on the weather, which ensures production and makes it possible to plan it.

In industry, desalinated water is used in multiple processes, as service water, in boilers or steam, in the petrochemical industry or in the manufacture of microchips, and also as a raw material, for example, for the production of beverages, juices, non-mineral bottled waters, beers, etc.

6. Desalinated water has good taste and excellent quality.

With the desalination technologies currently in use, the water obtained has the same salt content as drinking water, as it strictly complies with the Spanish Royal Decree on Drinking Water (RD 3/2023), as well as European Directive 2020/2184, origin of the former.

And not only does it comply with drinking water quality standards, but additionally, when treated with reverse osmosis technology for the removal of salts, this filtration barrier discards any type of contaminant, both chemical and biological (viruses and bacteria), and also emerging contaminants, thus guaranteeing extraordinary quality and safety. 

superior, in fact, to that obtained in water treatment plants with conventional treatment technologies, which are likely to require additional treatments to comply with the current regulations in reference to the latter.

After passing through the reverse osmosis membranes, the water is so pure that water can be produced "a la carte" during remineralization, adding those nutrients that are necessary according to the recommendations of the Spanish and European health authorities and the World Health Organization. 

Even given the palatability of the water mainly due to its carbonate content, during this last step, waters with different nuances of flavor can be created.

7. Desalination plant concentrate has NO toxic components.

The concentrate from desalination plants is simply seawater that has not passed through the reverse osmosis membranes.

Seawater desalination plants produce approximately 40-45 litres of fresh water for every 100 litres of seawater collected. The 55-60 liters that do not pass through the reverse osmosis membranes contain the same amount of salts as there were in the starting 100 liters of seawater. 

The salt content is the same, but its concentration increases because the volume of water is smaller. Therefore, if the seawater contains about 38 grams of salt in each liter of water, the concentrate will go to 70 grams of salt per liter. About two tablespoons of salt per liter of water.

The concentrate does not contain any components that do not already exist in seawater and, in addition, it cannot contain any toxic elements that can be added during the process. 

This is because the regulations prevent the addition of any unauthorised substance in water treatment treatments, such as desalination plants or any other water treatment plant (DWTP).

Currently, there are studies and projects that consider that concentrate can become an economic opportunity for the desalination sector and contribute to the circular economy, since it can be used for the development of other economic activities, such as electricity generation or aquaculture. 

There are projects aimed at the recovery of osmotic energy from brine and the production of what is known as Blue Energy, as well as projects whose objective is the economic valorisation of this concentrate through the recovery of certain high-value compounds (brine mining) for industrial use.

8. Desalination plants do NOT emit CO2.

Desalination plants do not have any direct emission of gases into the atmosphere. They do consume electricity from the national electricity grid and therefore CO2 emissions that could be indirectly associated with desalination will be those that come from the energy production systems of the grid and the component that they have of fossil and renewable energies, as well as any other industry or economic activity.

Therefore, if the share of renewable energy in the national electricity grid increases, CO emissions2 that could be indirectly associated with desalination, will decrease.

9. Desalination IS one of the solutions to the fight against drought and the effects of climate change.

Water desalination is one more solution and a complement to solve the problems generated by drought and water stress, along with measures such as saving water, reducing losses in networks and the reuse of reclaimed wastewater and the transfers that can be technically and socially made. 

Desalination has the advantages that it does not depend on the weather, as it is fed by an inexhaustible source of water, that of the seas and oceans, and can be installed where the deficit occurs.

In addition, desalination plants fulfill the function of being facilities that ensure the supply to the population, although they may be stopped or with a percentage of use less than 100% in periods in which water from natural sources is used, if any.

10. Desalination IS a sustainable activity.

The Earth's water is neither created nor destroyed, it is only transformed, polluted and decontaminated during the hydrological cycle. The water molecules we consume today were created millions of years ago.

The production of freshwater from seawater mitigates the effects of climate change without depleting inland water resources, both surface and groundwater. This is recognised by the European Union, which has included desalination within the activities aligned with the European Green Taxonomy.

Desalination also aligns with the goal of adaptation to climate change and contributes directly or indirectly to the achievement of most of the Sustainable Development Goals of the 2030 Agenda.

In addition, the sector is committed to the continuous improvement of the sustainability of this technology. This is achieved through the increasing use of renewable energies, the optimisation of the seawater concentrate return process to minimise any environmental impact, the significant reduction of energy consumption and the search for ways to revalue the concentrate, among other initiatives.

[출처 = 스페인 담수화 및 재이용협회(TAEDyR)(http://10 Certezas Sobre Desalación de Agua - AEDyR) /  2024년 4월 10일] 

[보고서 출처 = 스페인 담수화 및 재이용협회(TAEDyR)(https://aedyr.com/wp-content/uploads/2024/04/10-Certezas-Desalacion-Agua-AEDyR.pdf) / 2024년 4월 10일]