[과학]대체수자원…인공강우-해수담수화어떻게?

[과학] 대체수자원…인공강우-해수 담수화 어떻게?

학자들은 이미 오래 전부터 ‘물 부족’을 예견해 왔다. 최근 농촌을 강타하고 있는 사상 최악의 가뭄은 그 같은 예견이 현실화하는 시작에 불과하다.

건설교통부는 우리나라도 2004년부터 물 부족으로 어려움을 겪을 것으로 전망한다. 이 때문에 세계 각국은 앞다투어 대체 수자원 개발에 나서고 있다. 바닷물(해수)에서 소금기를 걸러내는 담수(淡水)화, 하수도를 여과해 재활용하는 중수도 건설, 빗물 이용 기술 확대, 인공 강우 개발 등이 그것이다.

◆ 인공강우…비행기로 구름위에 ‘빗방울 씨앗’뿌려

인공강우는 구름에 ‘빗방울의 씨앗’을 뿌려 비를 만드는 기술이다. 1940년대 미국 제너럴일렉트릭 연구소의 과학자들이 비행기 위에서 드라이아이스 조각과 요드화은(AgI) 연기를 구름에 뿌려, 인공 비를 만드는 데 처음 성공했다.

인공강우의 원리는 간단하다. 수㎏의 드라이아이스를 약 1㎝의 작은 조각으로 잘라서 비행기로 구름 위에 뿌린다. 40℃ 이하의 드라이아이스를 뿌리면, 비를 만드는 데 필요한 수분 알갱이가 생겨난다. 그 다음은 구름 방울이 얼음 알갱이와 결합하도록 구름 속에 요드화은·가는 물방울·염분입자 등 흡습성이 강한 물질을 뿌린다. 그러면 이 수분 알갱이가 주위의 수분을 빨아들여 얼음 알갱이가 된다. 이것이 무거워지면서 땅으로 떨어져 비가 된다.

인공강우법은 미국·러시아·중국에서 실용화에 성공했으나, 구름이 많아야 가능하다. 따라서 햇빛이 쨍쨍 내리쬐는 무더위나 가뭄 때에는 효과가 없다는 게 흠이다.

기상청은 다음주 초 가뭄 극복을 위해 남부지방에서 내년에 실시할 인공강우 실험을 앞당겨 시도할 예정이다. 우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 있어 구름이 많이 생긴다. 따라서 인공강우 조건은 좋은 편이다. 문제는 비를 만들려면 공기의 상승 및 하강기류에 따라 언제 구름 씨앗를 뿌려야 하는지를 정확히 판단해야 한다는 점이다.

기상청은 94∼95년 2년간 극심한 가뭄을 겪은 뒤 95년부터 4년에 걸쳐 항공실험 8회, 지상실험 10회 시도했다. 하지만 기상청은 실용화 가능성만 확인한 채 예산확보 문제로 연구를 중단했었다.

따라서 이번 인공강우 실험으로 당장 비를 맞이하리라 기대하는 것은 이르다. 이번 실험은 구름씨를 뿌리는 시기와 지점의 정확성을 더욱 높여 실용화 단계에 한발짝 더 접근하기 위한 것이다. 기상청은 올해 인공강우 연구에 대한 기본계획을 수립한 뒤, 2006년까지 선진기술 이전 및 장비 확보 등의 연구개발사업에 나설 계획이다

◆ 해수 담수화…원전서 나온 증기 활용해 바닷물을 식수로

국제보건기구(WHO)의 통계를 보면 지구상에 존재하는 물의 97.5%는 바닷물이다. 나머지 2.5%는 민물이며, 이 중 극히 일부(전체의 0.07%) 만을 우리가 수자원으로 활용하고 있다. 따라서 만일 바닷물의 염분을 걸러내 맑은 물(담수)을 얻을 수 있다면 엄청난 수자원을 확보할 수 있다.

대표적 해수 담수화 방법은 증발법. 이는 소금기를 함유한 바닷물을 가열해 이때 발생한 증기를 응축시켜 담수를 뽑아내는 방식을 말한다. 바닷물을 가열하기 위해서는 1㎡ 당 이론적으로 최소 0.73kWh의 에너지가 필요하다. 따라서 바닷물 담수화의 핵심은 값싸고 효율적인 에너지원을 어떻게 얻느냐에 달려 있다.

이런 점에서 가장 주목받는 에너지원은 원자력발전소(원전)이다. 국제원자력기구(IAEA)의 ‘국제 원자력 해수 담수화 위원회’ 초대 자문위원장을 맡고 있는 한국원자력연구소 김시환 박사는 “현재 인구 10만 정도의 소도시에 전기와 식수를 공급할 일체형 원자로 ‘SMART’를 개발중”이라고 밝혔다.

SMART는 전력·난방·물을 동시에 생산하는 다목적 원자로다. 지난 97년부터 원자력연구소가 개발중인데, 전력 생산용량은 일단 90MW(기존 원전은 1000 MW급)에 달할 전망이다.

또 전력을 생산하고 남은 고온증기를 이용하면 하루 최소 4만t의 담수를 만들 수 있으며, 50만평 규모의 지역 냉·난방도 가능하다.

김 박사는 “소형 원자로는 계통을 단순화시켜 대형사고의 가능성을 줄임으로써 안전성이 과거 원전보다 100배 이상 높아질 것”이라며 “다목적의 실용 원자로를 2007년까지 건설할 예정”이라고 말했다.

(차병학기자 swany@chosun.com)