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[IT뉴스][삶 지키는 과학] ⑧'강릉 가뭄' 더이상 없다…해안 발전소 폐열로 담수화

온카뱅크관리자

2026-10-14 06:07:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 가뭄 대응 넘어 데이터센터 활용 가능성도 
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 <img alt="2025년 9월 9일 극심한 가뭄으로 재난사태까지 선포됐던 강원 강릉의 오봉저수지가 말라붙어 바닥을 드러내고 있다. 연합뉴스 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060200926jsmd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="P7WLhCPKL9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060200926jsmd.jpg" width="658">
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 2025년 9월 9일 극심한 가뭄으로 재난사태까지 선포됐던 강원 강릉의 오봉저수지가 말라붙어 바닥을 드러내고 있다. 연합뉴스 제공
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 [편집자주] 국민의 일상생활을 위협하는 감염병, 인공지능(AI) 위협, 재난재해 등이 더욱 빈번하게 발생하고 있다. 화재, 선박 사고, 화학물질 폭발 사고, 마약 등도 뺄 수 없는 위협 요인이 되고 있다. 이처럼 국민들을 위협하는 생활안전 문제를 과학기술로 해결하기 위한 노력들이 이어지고 있다. 한국과학기술한림원은 '국민생활안전종합지원단'을 구성하고 국민들이 체감할 수 있는 생활안전 문제를 과학기술로 해결하기 위한 연구 프로젝트를 지원하고 있다. 동아사이언스는 연구를 진행하는 연구기관이나 기업들의 노력을 현장에서 생생하게 전달한다. 국민들의 안전한 일상을 확보하는 데 도움을 줄 수 있기를 기대한다. 
 지난해 강원 강릉시는 극심한 가뭄으로 시민들이 일상을 유지하는 데 필요한 물까지 부족해지며 큰 불편을 겪었다. 강릉시 생활용수의 87%를 공급하는 오봉저수지의 저수율은 지난해 9월 12일 11.5%까지 떨어졌다. 정부는 8월 30일 자연재난으로는 처음 강릉에 재난사태를 선포하기도 했다. 주민들은 제한급수로 화장실 사용과 세탁 등 일상 곳곳에서 어려움을 경험했다.
 강릉 가뭄을 배경으로 바닷물을 새로운 수자원으로 활용하는 연구가 추진되고 있다. 최용준 국민대 건설시스템공학부 교수팀은 발전소에서 냉각수로 사용한 뒤 배출하는 따뜻한 바닷물인 '온배수'를 담수화해 물 부족에 대응하는 기술을 개발 중이다. 올해 안에 강릉 발전소에 실증설비를 설치하고 내년부터 장기 운전으로 데이터를 쌓고 상용화 가능성을 신속히 검증할 계획이다.
 국민대에서 만난 최 교수는 강릉 가뭄 당시 "정수 기술이 없는 게 아니라 처리할 물 자체가 없었다"며 "병입수 공급으로 마실 물은 어느 정도 확보할 수 있었지만 수돗물은 수원이 없으면 만들 수가 없다"며 바닷물을 대체 수원으로 활용하려는 이유를 설명했다.
 ● 발전소 온배수로 담수 생산 효율↑…AI로 비용 절감
 해수담수화는 바닷물을 담수로 바꾸는 기술이다. 세계적으로 널리 쓰이는 역삼투(RO) 방식은 높은 압력으로 해수를 얇은 분리막에 통과시켜 물과 염분을 분리한다. 해수를 밀어 넣는 고압펌프를 작동하는 데 전기가 많이 필요하고 바닷물을 끌어오거나 공정 마지막에 나오는 고염분 농축수 배출 시설을 새로 만드는 데도 비용과 시간이 필요하다는 점이 해결 과제다.
 연구팀은 해안 발전소의 온배수에 주목했다. 발전소는 냉각을 위해 이미 바닷물을 대량 취수하고 다시 배출하는 시설을 갖추고 있다. 이를 공유하면 신규 취·배수시설 설치와 관련 인허가 부담을 줄일 수 있다는 아이디어다. 연구팀에 따르면 취·배수시설 구축은 일반적인 담수화 설비 투자비의 30~40%를 차지한다.
 온배수는 주변 바닷물보다 약 7~8℃ 따뜻하다. 온도가 높을수록 물의 점도가 낮아져 역삼투막을 통과하기 쉬워진다. 최 교수는 "수온이 1℃ 높아질 때 에너지 소비를 이론적으로 1~2% 줄일 수 있다"고 설명했다. 온배수 활용으로 약 10%의 에너지 절감 효과가 기대된다.
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 <img alt="발전소 온배수를 활용한 AI 기반 해수담수화 시스템 모식도. 최용준 교수 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060202179hias.png" data-org-width="680" dmcf-mid="xOlDXHLxMb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060202179hias.png" width="658">
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 발전소 온배수를 활용한 AI 기반 해수담수화 시스템 모식도. 최용준 교수 제공
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 인공지능(AI)은 시설 운영 효율을 높이는 데 활용한다. 역삼투막에는 시간이 지날수록 오염물질이 쌓인다. 그대로 가동하면 같은 양의 물을 생산하는 데 더 높은 압력이 필요하다. 그렇다고 막을 너무 자주 세척하면 세정 비용이 늘어난다. 보통 사용시간 상한치를 두고 세정하는 방식으로 운영된다.
 연구팀은 압력·유량·수온·염분 등 센서 데이터를 분석해 막이 얼마나 빨리 오염되는지 예측하고 세척 시점과 펌프 운전조건을 제안하는 AI 모델을 개발한다. AI가 직접 모든 설비를 제어하기보다는 운영자가 AI 제안을 확인해 세정 시기를 결정하는 방식이다.
 최종 목표는 담수 1톤(t) 생산에 필요한 전력량 3.5킬로와트시(kWh) 이하, 생산단가 1600원 이하다. 1600원은 기존 강릉시의 수돗물 공급비용과 비슷한 수준이다. 하루 2만t 규모 상용시설을 기준으로 건설·운영비와 농축수 처리비 등을 포함한 목표치로 향후 현장 실증이 필요하다.
 ● 평소에는 공업용수, 가뭄 땐 생활용수 확보 기여
 연구팀이 제안한 담수화 시스템의 차별점은 가뭄이 없을 때도 시설을 가동한다는 것이다. 가뭄에만 대응하기 위해 담수화 시설을 만들었다가 비가 오면 장기간 멈춰두는 방식은 유지관리비 부담을 높인다.
 최 교수는 "평소에도 산업용수로 쓰자는 것"이라며 "가뭄이 발생하더라도 농업용수나 공업용수에 쓰이는 수돗물 사용량을 줄일 수 있으니 대응이 가능할 것으로 예상된다"고 설명했다.
 강릉의 주 수원인 오봉저수지는 한국농어촌공사가 관리하는 농업용 저수지로 평소에는 강릉시에 생활용수를 함께 공급한다. 지난해 가뭄 당시 저수량이 급감하면서 농업용수와 생활용수 수요가 충돌하는 문제가 발생했다. 해수담수화 시설에서 만든 물로 농업·산업용수 수요를 충당하면 저수지의 한정된 물을 생활용수로 더 많이 사용할 여지가 생긴다.
 연구팀은 오봉저수지 보충, 발전소·산업단지 공업용수 공급, 홍제정수장 원수 공급 등 세 가지 용도를 검토 중이다. 공급처까지 물을 보내는 송수관 비용 등을 따져 최종 용도를 정해야 한다는 설명이다.
 최 교수는 발전소 냉각을 거친 온배수로 만든 물은 주로 공업용수로 활용하고 식수 수준의 물이 필요하면 발전소 냉각설비에 들어가기 전에 바닷물을 담수화하는 방식도 고려할 수 있다고 설명했다. 식수로 활용하려면 수질 검증과 정수·급수체계 연계가 필요하다.
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 <img alt="지난달 국민대 공학관에서 최용준 건설시스템공학부 교수가 담수화 시스템에 대해 설명하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060203423ofmx.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="WngMwD9Unq" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/14/dongascience/20261014060203423ofmx.jpg" width="658">
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 지난달 국민대 공학관에서 최용준 건설시스템공학부 교수가 담수화 시스템에 대해 설명하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 ● 강릉에 하루 35t 실증설비…2만t 규모 상용시설 설계가 목표
 연구팀은 한국남동발전 영동에코발전본부에 하루 약 35t의 물을 생산하는 파일럿 플랜트를 올해 12월까지 구축하고 시운전할 계획이다. 2027년부터 계절에 따른 온배수 수온 변화와 적조·탁도 등 실제 환경에서 장기간 가동한다. 실험실에서 예측하지 못한 고장이나 수질·운전 문제가 나타나는지도 살펴본다.
 규모는 작지만 상용시설과 같은 규격인 지름 8인치 역삼투막 모듈과 고압 농축수의 압력을 재활용하는 에너지회수장치를 적용한다. 역삼투막을 두 차례 통과시켜 생산수의 염분을 더 낮추는 공정도 갖춘다. 강릉시가 필요 수치로 제시한 하루 2만t 규모 담수화 시설의 설계에 실증 데이터를 반영한다. 이번 과제의 범위는 2만t 시설 건설이 아닌 설계와 경제성 분석까지다.
 농축수 방류에 따른 환경 영향과 공급망 구축은 해결 과제다. 연구팀은 기존 발전소 배출수와 농축수를 섞는 방안을 검토하고 있으며 실증 기간 환경 영향을 모니터링할 계획이다. 이후 대규모 시설 구축 여부는 강릉시 등 관계기관의 결정과 재원 마련에 달려 있다.
 최 교수는 "안정적인 파일럿 플랜트 데이터가 있어야 2만t이 됐든, 10만t이 됐든 설계의 신뢰성이 생기는 것"이라고 장기 검증 중요성을 강조했다.
 장기적으로는 전국 해안 발전소로 확대 적용하기도 용이하다는 설명이다. 최 교수는 국내 화력발전소 대부분이 해안에 자리 잡고 있어 일부 설계 변경만으로 다른 발전소에도 유사한 담수화 시스템을 적용할 수 있을 것으로 예상했다.
 전력과 물을 대량으로 소비하는 데이터센터와 결합하는 방안도 제시됐다. 발전소에서 생산한 전기를 데이터센터에 공급하면서 냉각 과정에서 발생한 온배수를 담수화해 데이터센터에서 사용할 물도 함께 공급하는 구상이다. 발전소 입장에서는 전력 판매에 더해 물을 판매하는 새로운 수익원을 확보할 수 있다는 설명이다.
 최 교수는 "발전소에서 전기를 만들고 담수화 플랜트에서 물을 만들면 물과 전기를 한꺼번에 데이터센터에 공급해 줄 수 있다"며 "이미 발전소에서도 전기 외에 물을 판매할 수 있다는 점에서 관심을 보이고 있다"고 말했다.
 해안에 자리 잡고 있어 해수담수화 수요가 높은 중동 지역을 중심으로 해외 진출 가능성까지 제시됐다. 최 교수는 "중동 등 일부 시장은 이미 해수담수화에 대한 신뢰성이 높아 진출 가능성이 크다고 생각한다"고 밝혔다.
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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