오염된 물-깨끗한 물 `순도`로 구분 재활용
가정용ㆍ산업용에 최적화 정수 시스템
친환경 필터기술 확보로 경쟁력 강화
가정용ㆍ산업용에 최적화 정수 시스템
친환경 필터기술 확보로 경쟁력 강화
인구 증가와 환경 오염 등으로 수처리 사업은 미래 신성장동력으로 각광을 받고 있습니다. 국제인구행동단체(PAI)는 1990년 한국을 물 부족 국가로 분류한 데 이어 2025년에는 물 기근 국가로 전락할 것으로 예상하고 있습니다. 이는 국내 뿐 아니라 세계 각국에서 벌어지고 있는 양상입니다. 유엔은 2030년에는 전세계 물 공급량이 수요량의 60%에도 미치지 못할 것으로 내다보고 있으며, 세계 인구 11%에 달하는 7억6800만명이 제대로 된 물을 공급받지 못하고 있는 상황입니다. 이 때문에 물 자원은 `블루 골드'라는 말로 표현하기도 합니다.
수처리 사업이 거론될 때 빼놓지 않고 등장하는 것이 바로 `역삼투 필터' 입니다. 가정용 뿐 아니라 산업용으로도 현재까진 가장 최적화된 수처리 소재이기 때문입니다. 역삼투 방식 수처리는 물을 끓이는 증류방식에 비해 경제적이고 친환경 적입니다.
역삼투란 농도차가 있는 두 용액을 반투막으로 분리하고 일정 시간이 지나면 농도가 낮은 용액이 농도가 높은 쪽으로 이동하면서 일정한 수위차를 발생시키는데 이를 `삼투' 현상이라고 합니다. 아울러 이 과정에서 발생하는 수위의 차이를 `역삼투압'이라고 합니다. 이 원리를 이용해 물분자만 반투막을 통과시켜 물을 정화하는 장치를 역삼투압 설비라고 하며, 여기에 들어가는 반투막이 `역삼투 필터'입니다.
삼투압 현상은 1867년 독일의 화학자 트라우베(Moritz Traube)가 최초로 발견했으며, 1877년 페퍼(Wilhelm Friedrich Philipp Pfeffer)가 인공반투과성막으로 삼투압을 측정해 정량적 연구에 의한 삼투압이론을 확립했습니다. 페퍼는 식물세포에 어떻게 물이 들어가는 지 연구하던 중에 세포막을 이용한 설탕용액의 삼투현상을 측정하고, 삼투압이 온도에 비례한다는 것도 발견했습니다. 그 후 1886년 J. H. 반트호프(Jacobus Henricus van't Hoff)는 실험을 통해 용액에서의 삼투압은 용매와 용질의 종류와 상관없이 용액의 농도와 절대온도에 비례한다는 사실을 밝혀냈는데 이를 반트호프 법칙이라고 합니다. 이러한 삼투압을 이용하면 용질의 분자량을 정하거나 분자량을 아는 물질의 용액 속에서의 이온화도를 구할 수 있다.
일상 생활에서도 삼투압 현상은 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 식물이 뿌리에서 물을 흡수하거나, 목욕탕에 오래 있으면 손발의 피부가 쭈글쭈글해지는 현상 역시 이 경우다. 목욕을 할 때 피부가 쭈글쭈글해지는 이유는 물이 피부막을 통해 염분 농도가 더 높은 우리 몸으로 들어오기 때문입니다. 이 때문에 물을 먹은 피부가 부풀어 쭈글쭈글해 보이는 것입니다.
이를 역으로 이용, 고농도 용액에 들어있는 물을 저농도 용액 쪽으로 빼내기 위해 삼투압 이상의 압력을 가해주는 것을 역삼투압이라고 합니다. 이는 오염된 물에서 순도가 높은 물을 뽑아낼 때, 혹은 바닷물에서 담수를 만들 때 사용하는 방법입니다.
여기에서 쓰이는 핵심기술 중 하나가 바로 멤브레인 필터입니다. 멤브레인이란 `막'이라는 뜻으로 특정한 경계를 이루는 얇은 층을 일컫습니다. 이 멤브레인은 필요한 성분만 통과시켜 외부와의 경계를 짓고 내부 물질을 보호하는 역할을 합니다. 멤브레인 필터는 여러 가지 고분자 물질을 합성해 만든 막 형태의 필터로 막에 미세하고 균일한 구멍이 있어 오염물질은 거르고 깨끗한 물만 통과시킵니다.
우리가 가정에서 쉽게 볼 수 있는 정수기 뿐 아니라 오수ㆍ하수ㆍ폐수 정화 또는 바닷물을 담수로 만들 때 멤브레인 필터가 필요합니다. 멤브레인 필터를 활용하면 각종 오ㆍ폐수를 정수해 환경문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 물 재이용으로 수자원 확보도 동시에 가능합니다. 전문가들은 향후 멤브레인 핵심기술을 보유한 나라가 수자원 경쟁력에서 우위를 점할 수 있게 될 것으로 전망하고 있습니다.
이 때문에 주요 기업들은 수처리 사업, 특히 수처리 핵심인 필터 개발에 관심을 쏟고 있습니다. 국내 역삼투 분리막 시장에서 가장 앞서 있는 곳은 도레이케미칼(구 웅진케미칼)입니다. 도레이케미칼은 1994년 미국과 일본에 이어 국내 최초로 역삼투 필터를 개발했으며, 국내 시장의 약 60% 이상을 점유하고 있습니다. 아울러 해외 50여개국 이상에 가정용 및 산업용 필터 제품을 수출하고 있습니다.
여기에 LG화학이 최근 도전장을 내밀었습니다. LG화학은 2억달러에 나노H2O를 인수하기로 했는데, 나노H2O는 자체 기술로 해담수용 역삼투압 필터를 생산하는 벤처기업으로 2010년 상업생산 이후 22개국 100여 개 현장에 필터 적용 실적을 보유하고 있습니다. 이외에도 제일모직과 코오롱인더스트리, 효성 등도 수처리 시장 진출에 박차를 가하고 있습니다.
한편 역삼투압 필터 시장은 연평균 23%의 고성장이 전망되며, 2018년 약 24억달러의 시장을 형성할 것으로 업계에서는 전망하고 있습니다. 그렇지만 지금까진 미국 다우와 일본 니토덴코ㆍ도레이 등 메이저 3개회사가 시장의 80%를 차지하고 있는 진입장벽도 높은 시장입니다.
하지만 국내 업체들의 노력도 만만치 않아 한국 업체도 향후 이 빅3에 이름을 올릴 수 있을 것으로 기대됩니다. 2015년 세계물포럼 개최지인 경상북도가 국내 멤브레인 생산업체들과 기술개발과 해외수출을 위해 협약식을 가진 것처럼 민관이 함께 노력한다면 길은 조만간 열릴 것으로 보입니다.
박정일기자 comja77@
도움말=LG화학ㆍ도레이케미칼
수처리 사업이 거론될 때 빼놓지 않고 등장하는 것이 바로 `역삼투 필터' 입니다. 가정용 뿐 아니라 산업용으로도 현재까진 가장 최적화된 수처리 소재이기 때문입니다. 역삼투 방식 수처리는 물을 끓이는 증류방식에 비해 경제적이고 친환경 적입니다.
역삼투란 농도차가 있는 두 용액을 반투막으로 분리하고 일정 시간이 지나면 농도가 낮은 용액이 농도가 높은 쪽으로 이동하면서 일정한 수위차를 발생시키는데 이를 `삼투' 현상이라고 합니다. 아울러 이 과정에서 발생하는 수위의 차이를 `역삼투압'이라고 합니다. 이 원리를 이용해 물분자만 반투막을 통과시켜 물을 정화하는 장치를 역삼투압 설비라고 하며, 여기에 들어가는 반투막이 `역삼투 필터'입니다.
삼투압 현상은 1867년 독일의 화학자 트라우베(Moritz Traube)가 최초로 발견했으며, 1877년 페퍼(Wilhelm Friedrich Philipp Pfeffer)가 인공반투과성막으로 삼투압을 측정해 정량적 연구에 의한 삼투압이론을 확립했습니다. 페퍼는 식물세포에 어떻게 물이 들어가는 지 연구하던 중에 세포막을 이용한 설탕용액의 삼투현상을 측정하고, 삼투압이 온도에 비례한다는 것도 발견했습니다. 그 후 1886년 J. H. 반트호프(Jacobus Henricus van't Hoff)는 실험을 통해 용액에서의 삼투압은 용매와 용질의 종류와 상관없이 용액의 농도와 절대온도에 비례한다는 사실을 밝혀냈는데 이를 반트호프 법칙이라고 합니다. 이러한 삼투압을 이용하면 용질의 분자량을 정하거나 분자량을 아는 물질의 용액 속에서의 이온화도를 구할 수 있다.
일상 생활에서도 삼투압 현상은 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 식물이 뿌리에서 물을 흡수하거나, 목욕탕에 오래 있으면 손발의 피부가 쭈글쭈글해지는 현상 역시 이 경우다. 목욕을 할 때 피부가 쭈글쭈글해지는 이유는 물이 피부막을 통해 염분 농도가 더 높은 우리 몸으로 들어오기 때문입니다. 이 때문에 물을 먹은 피부가 부풀어 쭈글쭈글해 보이는 것입니다.
이를 역으로 이용, 고농도 용액에 들어있는 물을 저농도 용액 쪽으로 빼내기 위해 삼투압 이상의 압력을 가해주는 것을 역삼투압이라고 합니다. 이는 오염된 물에서 순도가 높은 물을 뽑아낼 때, 혹은 바닷물에서 담수를 만들 때 사용하는 방법입니다.
여기에서 쓰이는 핵심기술 중 하나가 바로 멤브레인 필터입니다. 멤브레인이란 `막'이라는 뜻으로 특정한 경계를 이루는 얇은 층을 일컫습니다. 이 멤브레인은 필요한 성분만 통과시켜 외부와의 경계를 짓고 내부 물질을 보호하는 역할을 합니다. 멤브레인 필터는 여러 가지 고분자 물질을 합성해 만든 막 형태의 필터로 막에 미세하고 균일한 구멍이 있어 오염물질은 거르고 깨끗한 물만 통과시킵니다.
우리가 가정에서 쉽게 볼 수 있는 정수기 뿐 아니라 오수ㆍ하수ㆍ폐수 정화 또는 바닷물을 담수로 만들 때 멤브레인 필터가 필요합니다. 멤브레인 필터를 활용하면 각종 오ㆍ폐수를 정수해 환경문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 물 재이용으로 수자원 확보도 동시에 가능합니다. 전문가들은 향후 멤브레인 핵심기술을 보유한 나라가 수자원 경쟁력에서 우위를 점할 수 있게 될 것으로 전망하고 있습니다.
이 때문에 주요 기업들은 수처리 사업, 특히 수처리 핵심인 필터 개발에 관심을 쏟고 있습니다. 국내 역삼투 분리막 시장에서 가장 앞서 있는 곳은 도레이케미칼(구 웅진케미칼)입니다. 도레이케미칼은 1994년 미국과 일본에 이어 국내 최초로 역삼투 필터를 개발했으며, 국내 시장의 약 60% 이상을 점유하고 있습니다. 아울러 해외 50여개국 이상에 가정용 및 산업용 필터 제품을 수출하고 있습니다.
여기에 LG화학이 최근 도전장을 내밀었습니다. LG화학은 2억달러에 나노H2O를 인수하기로 했는데, 나노H2O는 자체 기술로 해담수용 역삼투압 필터를 생산하는 벤처기업으로 2010년 상업생산 이후 22개국 100여 개 현장에 필터 적용 실적을 보유하고 있습니다. 이외에도 제일모직과 코오롱인더스트리, 효성 등도 수처리 시장 진출에 박차를 가하고 있습니다.
한편 역삼투압 필터 시장은 연평균 23%의 고성장이 전망되며, 2018년 약 24억달러의 시장을 형성할 것으로 업계에서는 전망하고 있습니다. 그렇지만 지금까진 미국 다우와 일본 니토덴코ㆍ도레이 등 메이저 3개회사가 시장의 80%를 차지하고 있는 진입장벽도 높은 시장입니다.
하지만 국내 업체들의 노력도 만만치 않아 한국 업체도 향후 이 빅3에 이름을 올릴 수 있을 것으로 기대됩니다. 2015년 세계물포럼 개최지인 경상북도가 국내 멤브레인 생산업체들과 기술개발과 해외수출을 위해 협약식을 가진 것처럼 민관이 함께 노력한다면 길은 조만간 열릴 것으로 보입니다.
박정일기자 comja77@
도움말=LG화학ㆍ도레이케미칼
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