[투데이에너지 류희선 기자] 화학약품을 사용하지 않는 안전하고 깨끗한 물 정화 기술이 개발돼 발전소 수처리에 획기적인 개선이 될 것으로 전망된다.
한국지역난방공사(사장 황창화)와 두산중공업은 공동으로 국내 최초 최대 규모의 친환경 수처리공정인 ‘전기흡착식 탈염화(CDI: Capacitive De-Ionization)’기술 현장 실증에 성공했다.
지난해 1년간 파일럿(100톤/일) 설비를 현장운전하며 그 가능성을 확인했고 올해 1월부터 1일 500톤을 처리할 수 있는 대규모의 CDI 실증플랜트를 한난 화성지사에 설치해 현장 실증화에 성공, 화학약품을 사용하지 않아도 발전소 수처리가 가능해질 것으로 기대를 모으고 있다.
장원석 한난 미래개발원 수석연구원은 “CDI기술은 처리비용 절감뿐 아니라 설비공간 60%이상 감소, 수처리 약품비용 90% 이상을 절감할 수 있기에 기존 이온교환설비(2000톤/일 기준)대비 연간 8억5,000만원 가량의 비용절감이 예상된다”라며 “다양한 발전설비에 맞는 경제적이고 간편한 친환경 수처리 방식을 도출해 처리비용 절감 및 수익창출 상용화 모델을 도출 할 계획”이라고 밝혔다.
CDI기술은 전기화학적 원리를 이용해 물속 불순물(이온)을 제거하는 기술이다. 다양한 이온이 포함된 원수를 양이온(+), 음이온(-)으로 충전된 탄소전극으로 통과시키면 원수 내 Ca²+, Mg²+과 같은 (+)이온은 (-)전극에 흡착되고 CO₃²-, SO₄²-와 같은 (-)이온은 (+)전극에 흡착되고 이를 제거함으로써 이온이 없는 깨끗한 처리수를 생산할 수 있게 된다.
흡착된 (+)이온과 (-)이온을 제거하는 원리는 흡착된 탄소 전극의 극을 바꿔 (+)·(-)로 방전시키면 탄소전극에서 이온들이 탈착돼 별도로 농축수를 제거(배출)할 수 있으며 이후 탄소전극을 (-)·(+)로 교체해 충전시키면 다시 이온이 제거된 생산수를 얻을 수 있는 원리이다. 특히 대상원수에 따라 차이가 있으나 염(이온)제거율은 평균 90%를 항상 유지하며 생산수와 농축수의 수량은 최대 5:1 정도로 생산수량이 훨씬 많은 것이 이번 기술의 특징이다.
CDI기술원리 및 파일럿 플랜트 모습
또한 최도현 한난 화성지사 차장은 “기존 수처리방식인 멤브레인은 ‘고온수(60℃)’ 처리가 상당히 어려웠던 반면 CDI는 고온수 처리가 충분히 가능하며 기존설비보다 컴팩트해 공간효율이 높다”라며 “기존대비 지역난방 순환수, 시수, 냉각탑BD수에 대한 염(이온) 제거율이 90% 이상임을 확인, 회수율도 80% 이상 확보가능하며 처리수질이 좋아 충분히 재사용할 수 있다”고 설명했다.
유장용 두산중공업 책임연구원은 “CDI기술은 기존에 다량 사용한 유해화학물질인 고농도 염산(HCI, 35%)이나 가성소다(NaOH, 50%)를 전혀 사용하지 않아 화학약품관리법 및 PSM(공정안전관리)에 적극대응이 가능하다”라며 “설비부식이나 처리비용 부담도 거의 없으며 작업자의 안전·보건위험성 보장, 특히 지역난방 특성상 도심에 설치된 발전소 인근 주민의 안전 및 환경 우려를 불식시킬 수 있는 친환경 수처리기술”이라고 강조했다.
한편 발전소 수처리방식(이온교환, 멤브레인 등)은 물속의 오염물질을 처리한 후 재생공정에서 다량의 고농도 유해화학약품(HCl, NaOH)을 사용한다. 이는 고가의 화학약품 비용 부담과 폐수 유발에 따른 환경오염뿐만 아니라 작업자와 인근 주민의 안전을 위협하는 문제점이 공존하는 어려운 상황을 유발하곤 했다.
특히 향후 강화될 화학약품관리법 및 PSM(공정안전관리) 등 정부 규제에 대해 CDI기술은 친환경적이며 합리적인 대안으로 다양한 문제점을 타개할 수 있을 것으로 전망된다.
