매일 아침 크리스토스 파파페트루는 하늘을 올려다본다. “우리는 모두 그래요,”라며, 사이프러스 농민 연합의 대표인 그는 말한다. “구름이 생기기를, 비가 내리기를 바랍니다.” 하지만 이 섬이 3년째 가뭄을 겪으면서 비나 구름은 좀처럼 보이지 않는다.
올여름 사이프러스는 기억에 없는 사상 처음으로 토마토, 수박 등 원래 직접 재배하던 농산물을 수입해야 할 상황에 놓였다. 농민들이 관개를 할 물을 확보하지 못해서다. 정부는 농업용수 할당량을 절반으로 줄이고, 계절 작물에는 아예 공급을 끊었다.
“이미 받아들였어요,”라고 파파페트루는 말한다. “하지만 이게 단지 농민들만의 문제가 아니라고 생각합니다. 모든 국민이 영향을 받아요. 물가도 크게 오를 거예요.”
기후변화로 강수량이 들쭉날쭉하고 지하수마저 고갈되자 각국 정부는 수돗물을 안정적으로 공급할 방법을 찾고 있다. 이로 인해 해수 탈염산업이 급속히 성장하면서 2027년에는 세계 시장 규모가 200억 달러를 넘어설 것으로 전망된다. 2024년 기준으로는 150억 달러가 채 안 된다.
사이프러스의 경우, 오랜 기간 투자 부족, 정책의 일관성 결여, 그리고 빗물 의존이 겹쳐서 물 시스템이 거의 붕괴 직전에 이르렀다. 6월 초 현재 18곳 주요 저수지의 저수율은 겨우 21.7%에 불과하다. 5년 전만 해도 그 수치는 97%였다.
결국 에너지 소모가 큰 해수 탈염에 전적으로 의존하는 것만이 실질적인 해법으로 떠올랐다. 사이프러스에는 이미 가뭄 때 가동하는 대형 해수 탈염공장 4곳이 있는데, 최근 농업부 장관 마리아 파나요투는 탈염 시설을 상시 가동해 사이프러스의 식수 전량을 2~3년 내에 모두 해수 탈염수로 충당하도록 긴급 대응책을 마련했다.
유럽 남쪽에 위치한 이 나라는 전 세계적으로 물 부족에 시달리는 광범위한 지역 중 하나다. 인도부터 북미, 태평양, 남부 아프리카 일부까지 “물 스트레스”가 심각한 국가의 주민은 이제 10명 중 1명꼴로 늘었다고 유엔 산하 물 관련 기관은 밝힌다.
인구와 경제가 성장하면서 “사회 전반이 점점 더 많은 물을 필요로 하게 되고 있다”고 유엔대학 Kaveh Madani 소장은 말한다. 그는 “이제 우리가 쓸 수 있는 재생 가능한 물 자원조차 기후변화 탓에 더 줄어들고 있다”고 덧붙인다.
해수 탈염 기술은 수십 년 만에 큰 변화를 겪었다. 예전엔 바닷물을 끓여 증발시켜 물을 얻었지만, 이제는 미세한 구멍이 있는 특수막을 이용해 염분을 거르는 역삼투 기술이 주를 이룬다. 뉴욕대 아부다비 캠퍼스 니달 힐랄 교수는 전 세계적으로 해수 탈염 설비 능력이 연 6~12%씩 늘고 있다고 추산한다.
하지만 전통적인 열 방식이든, 개선된 역삼투 방식이든, 둘 다 공통적인 문제가 있다. 막대한 에너지가 필요한 데다, 염분이 짙은 물이 부산물로 생긴다.
최근 물 수요가 급증하며 중동을 비롯한 여러 국가는 미래의 더 뜨겁고 건조한 환경에 맞춰 해수 탈염 시설 확충에 막대한 투자를 하고 있다. 그러나 부산물로 생기는 초고농도 염수의 처리 문제가 여전히 과제다.
“탈염 과정에서는 많은 염수가 나옵니다. 생태계에 큰 영향을 줄 수 있어요,”라고 Madani는 지적한다.
그러나 일부 국가에겐 해수 탈염만이 당장 쓸 수 있는 최선의 답이다. “이제는 해수를 정수해서 아주 먼 거리까지 송수하는 방안까지 검토 중입니다. 800km 거리로 물을 옮기는 거죠. 다소 비현실적이어도, 사람들은 그저 물이 다급한 상황입니다.”
해수 탈염 혁신은 페르시아만 연안 국가들이 주도하고 있다. 이 지역의 삶 자체가 해수 탈염에 의존하고 있기 때문이다.
상류가 없는 쿠웨이트는 예전에는 이웃 이라크에서 담수를 들여와야 했다. 이 나라는 1951년에 중동 최초의 해수 탈염 시설을 가동하면서 지역 선도국이 되었다.
주변의 극심한 건조 지대 국가들도 곧바로 이를 따라왔다. 오늘날 중동과 북아프리카 지역이 전 세계 해수 탈염 처리 능력의 70%를 차지한다. 대형 시설 하나가 백만 명이 넘는 인구에 식수를 공급할 만큼 규모가 커졌다.
오만 최대 해수 탈염 플랜트 바르카 IV는 역삼투 방식을 이용해 해수 1,000톤 이상을 매일 들여온다. 해수를 플랜트로 끌어들이는 것도 쉽지 않다. 해양생물이 빨려 들어오는 것을 막기 위한 거품 장벽, 해파리를 막기 위한 장치 등 다양한 조치가 필요하다.
가져온 바닷물에는 녹조류가 끼어 있어 먼저 공기를 불어넣어 이를 상층에 모이게 한 뒤, 진한 슬러지를 제거하고 나서야 여과 공정으로 넘어간다. 최근 아라비아해 녹조류 발생이 늘면서 탈염 플랜트 가동에 큰 애로사항이 되고 있다.
이 과정을 거친 바닷물은 고압으로 특수막을 통과하며 염분이 걸러진다. 여기에 무기질을 다시 추가해 식수로 완성하고, 남은 염수는 바다로 돌려보낸다.
아부다비 NYU의 힐랄 교수에 따르면, 페르시아만 해역은 “지구상에서 가장 탈염이 어려운 물”이다. 대서양처럼 넓고 개방된 해역보다 이 곳이 훨씬 염도가 높기 때문이다. 염도가 높을수록 더 많은 에너지가 필요하고, 해역 내 해운과 폐수로 인한 탁도까지 더해져 탈염이 더욱 까다로워진다.
업계는 에너지 절감 노력을 위해 열 방식에서 역삼투 방식으로 전환 중이다. 바르카 IV 역시 그중 하나다. “역삼투는 전통 열 방식의 4분의 1, 심지어 5분의 1 수준의 에너지만 소모합니다. 멤브레인 기술은 많이 발전했지만, 아직도 잠재력이 큽니다.”
에너지 소모 절감 덕분에 탈염 과정에서 온실가스 배출도 줄었고, 비용도 낮아졌다. 예를 들어 이스라엘 소렉B 해수 탈염 플랜트의 물 생산 단가는 1입방미터(1,000L)당 40센트에 불과하다. 두바이 하셰인 플랜트는 같은 양에 37센트 수준이다.
에너지·수처리업체 비올리아의 CEO 에스텔 브라클리아노프는 "막대한 연구개발 투자를 통해 에너지 사용을 12년 만에 5분의 1로 줄였다”고 밝힌다. 프랑스 비올리아는 세계 해수 탈염 플랜트의 18%에 자사 기술이 적용되었다고 주장한다.
학계는 역삼투 멤브레인의 오염을 막기 위한 신소재 탐구에 집중하고 있다. 미국에서는 해저 심층 해수를 직접 이용해 바닷물 자체의 압력만으로 역삼투를 실행하는 신기술까지 시도된다.
하지만 가격 하락 혜택이 모든 곳에 돌아가는 것은 아니다. 사이프러스 역시 역삼투를 이용하지만, 발전 연료로 화석연료를 써야 해서 입방미터당 1.5유로로 비용이 두바이 최신 플랜트의 5배에 가깝다.
정부는 태양광 등 신재생에너지 도입을 추진 중이지만, 섬의 공간이 협소하고 전력망 저장 용량 부족 탓에 난항을 겪는다. “탈염은 전력이 안정적으로 공급되어야만 가능하다,”라고 물개발부 전 부서장 파나요타 하드지게오르기우는 지적한다.
걸프 대부분은 여전히 수명이 긴 열 방식 플랜트에 의존한다. 두바이의 경우 현재 생산량의 86%가 열 증류 방식에서 나온다.
그러나 UAE 아부다비의 유틸리티 회사 타카는 현재 40%인 역삼투 방식 비율을 2030년엔 66%까지 높일 계획이다. 대형 Taweelah 플랜트에는 이미 70메가와트 규모의 태양광 발전이 적용되어 있다.
“효율성이 최우선 과제다. 역삼투 설비를 확대하는 것도 그 일환이다. 누수 방지, 폐수 재활용 등도 함께 추진한다. 한 방울의 물도 허투루 써서는 안 된다,”라고 타카의 CEO Jasmin Thabet은 말한다.
수에즈 인터내셔널의 Sophie Bertrand 부국장은 신재생에너지 활용이 역삼투의 환경 부담을 한층 줄이고 있으며, 증류식 플랜트의 단계적 폐지도 진행 중이라 말한다. 최근 입찰은 대부분 역삼투 시설을 요구하며, 낡은 설비는 앞으로 대체될 전망이다.
탈염 플랜트의 에너지와 온실가스 문제는 완화되고 있지만, 아주 짠 염수 방류 문제는 여전히 풀리지 않는 과제다.
연구에 따르면, 전 세계적으로 하루 1억 5천만 입방미터의 염수가 바다로 그대로 방류된다. 이 뿌연 농축 염수는 산호초 백화와 해저 생태계에 악영향을 준다는 보고도 있다.
사이프러스는 지중해 생태계 피해에 특히 민감하다. “담수 1입방미터 생산 시 거의 0.5입방미터의 염수가 나온다,”고 하드지게오르기우는 말한다. 섬 정부는 해안에서 2km 해저관으로 방류해 민감한 연안 생태계를 지키고 있다며 “지금까지 피해가 확인된 바 없지만, 계속 경계해야 한다”고 덧붙인다.
반면, 수천 개 탈염 플랜트가 밀집한 작은 걸프 해역에서는 염분 농도 상승과 해양생물 피해 우려가 크다. “염수 배출 문제는 우리만의 일이 아니라 업계 전체가 함께 해결해야 할 과제다,”라고 타카 측도 인정한다.
세계 최대 해수 탈염국 사우디아라비아의 학자들은 염수 내 리튬, 칼륨 등 값진 원소를 추출해 새로운 해법을 모색하고 있다. 압둘라 왕립과학기술대 Lai 교수팀은 리튬을 추출하는 신기술을 개발해 상용화를 추진 중이다.
Lai 교수는 “염수에서 리튬을 뽑아낼 수 있다면 경제적 타당성도 커지고, 염수 문제 해결에도 도움이 될 것이다. 리튬 함량은 적지만, 이 문제가 워낙 시급해 정부도 연구에 적극적이다,”라고 설명한다.
중동 지역은 해수 탈염을 국가적 중대사업으로 삼으며 민관협력 사업(PPP) 방식으로 대형 프로젝트를 성공적으로 추진해왔다. UAE는 최근 비올리아에 3건의 PPP 프로젝트를 맡겼고, 그 외에도 여러 다국적 기업이 해수 탈염 시장에 진출했다. 스페인 악시오나, 한국 두산에너빌리티 등이 대표적이다.
중동 건설업체들은 해외로 해수 탈염 기술 이전을 시도한다. 사우디의 ACWA Power는 자체적으로만 사우디, UAE, 오만, 바레인 등 4개국 담수의 4분의 1 이상을 생산한다. “이제는 중동 밖 아제르바이잔, 세네갈, 중국, 말레이시아, 필리핀 등 다양한 나라와의 협상을 추진 중입니다,”라고 ACWA의 CEO 마르코 아르첼리는 밝혔다.
그러나 전문가들은 해수 탈염이 기업에는 수익원이 될지 몰라도, 물 부족 해법의 전부가 될 순 없다고 경고한다. 각국은 물 보관·공급 인프라 강화에도 집중 투자하고 있다. 유럽투자은행은 작년 스페인에서 상하수도관 교체 등에 4억 유로를 투입했고, 캘리포니아주는 2년새 6,300만 달러를 재활용·저장 설비 확충에 썼다. 그리스도 최근 저수지 부족에 대응해 긴급상황관리·공공캠페인·부실 수도사업자 통합 등 대책을 내놓았다.
Madani는 “기업과 필사적인 정부가 서로의 필요에 겨루고 있다”며 “공급을 늘리는 것이 수요를 줄이는 것보다 쉽기 때문”이라고 꼬집는다. 그는 물 사용 절감과 폐수 활용의 중요성도 강조한다. “탈염이 큰 역할을 하게 되겠지만, 궁극적 해답은 아니다. 내 나라에 세계 최대 탈염 플랜트를 짓는 것이 반드시 자랑할 일은 아니다.”