소규모 해수담수화시설 물 생산량 제고 방안 - 전라남도 해수담수화시설을 중심으로 -

정용문,오은하,박현수,김민영,송승리,김학림,차윤경,한용원,황윤화,김익산,박귀님 한국도서(섬)학회 2024 韓國島嶼硏究 Vol.36 No.1

해수담수화는 무한한 수자원인 해수를 이용해 담수를 생산하는 수처리 방법이다. 국내에서는 역삼투법을 이용한 해수담수화시설이 설치되어 연간 3백만 ㎥의 담수가 생산되고 있다. 하지만 해수담수화시설의 용량 부족, 원수인 염지하수의 부존량 감소 등으로 인해 섬 지역 물 부족 문제가 완벽하게 해결되지 못하고 있다. 또한, 해수담수화시설의 낮은 회수율, 현지 운영자의 전문성 부족, 시설 수리 및 보수의 어려움, 관로 노후화로 인한 누수 및 오염 등 여러 부분에서 개선이 필요하다. 본 연구에서는 성능모사 프로그램을 이용해 소규모 해수담수화시설의 담수생산량은 높이고 전기소모량은 줄일 수 있는 공정을 비교 분석하였다. 소규모 해수담수화시설 성능모사를 위해 주요 영향인자를 조사한 결과 전라남도 지역 해수담수화시설은 대부분 ‘1st RO’공정이고, 시설 중 80 % 이상이 하루 담수생산량 50 ㎥이상 이며, 원수의 총용존고형물량은 최소 115 mg/L, 최대 28,273 mg/L, 평균 5,676 mg/L이었고 원수의 수온은 최소 5.2 ℃, 최대 28.1 ℃, 평균 17.0 ℃로 나타났다. 조사결과를 토대로 섬 지역에 보편적 설치되어 있는 해수담수화 공정 조건인 용량 50 ㎥/일, 최종 담수의 총용존고형물, 500 mg/L 이하, 원수의 총용존고형물량 6,500 mg/L, 수온 17 ℃를 성능모사를 위한 설계조건으로 정했다. 공정으로는 기존‘1st RO’공정, 에너지회수장치를 추가한 ‘1st RO + ERD’공정, 농축수를 원수로 재순환시키는‘1st RO + 재순환’공정과 ‘2nd RO + 재순환’공정을 설계해 담수의 수질 및 수량 변화를 비교분석 하였다. 기존‘1st RO’공정에서는 담수 50 ㎥/일을 생산하기 위해서는 원수 200 ㎥/일이 필요했으나 ‘1st RO + 재순환’공정과 ‘2nd RO + 재순환’공정에서는 소요되는 원수량을 83.3 ㎥/일, 66.7 ㎥/일로 낮출 수 있다. 공정별 전력소모량을 살펴보면 기존‘1st RO’공정은 1.47 kWh/㎥이였으나 ‘1st RO + ERD’공정에서는 0.45 kWh/㎥까지 낮아지므로 전기가 부족한 섬 지역에 필요한 공정이다. ‘1st RO + 재순환’공정은 농축수 재순환 배관만 설치하면 회수율을 60 %까지 높일 수 있기 때문에 기존 시설을 이용해 최소예산으로 담수 생산량을 높일 수 있다. ‘2nd RO + 재순환’공정은 기존 시설에 새로운 역삼투 모듈을 설치해야하기 때문에 비용이 많이 발생하지만, 회수율을 75 %까지 높일 수 있어 염지하수 자원이 부족한 섬 지역에 적합한 공정이다. 마지막으로 원수의 수온이 낮은 겨울철보다 수온이 높은 여름철에 전기에너지 소모량을 낮출 수 있다. 해수담수화시설은 섬 지역 물 부족 문제를 해결할 수 있는 가장 현실적이고 주민들의 물 사용에 대한 체감도가 높은 효율적인 방법이다. 기존에 노후화된 해수담수화시설을 교체하거나 신규로 설치할 때 기존‘1st RO’공정이 아닌 전기소모량을 낮출 수 있는 ‘1st RO + ERD’공정, 물 생산량을 높일 수 있는 ‘1st RO + 재순환’공정과 ‘2nd RO + 재순환’공정이 섬 지역 여건에 맞게 설치될 수 있도록 고려되어야 한다. Desalination was a water treatment process that involved converting saline water to fresh water. Desalination generated an estimated 0.03 hundred million ㎥/day of fresh water in Korea. But, water shortage problems in the island area were not solved regarding the low capacity of desalination plants, the low amount of available salinity groundwater, etc. Furthermore, the low recovery rate of freshwater, lack of expertise of local operators, water leakage and contamination by old pipelines needed to be improved. This study used a reverse osmosis system projection program to compare compared desalination processes to improve water production and decrease electricity consumption. It was investigated that over 80 % of small-scale desalination plants in Jeollanam-do produced 50 ㎥/day. The total dissolved solids of feed water were at least 115 mg/L, up to 28,273 mg/L, an average of 5,676 mg/L, and the water temperature of raw water was at least 5.2 ℃, up to 28.1 ℃, and the average of 17.0 ℃. Based on the investigation results, plant capacity and the total dissolved solids of the final freshwater for performance simulation were set at 50 ㎥/day, 500 mg/L, and the total dissolved solids and temperature of raw water were set at 6,500 mg/L, and 17 ℃. The process compared and analyzed changes in the quality and quantity of freshwater by designing the ‘1st RO’ process, the ‘1st RO + ERD’ process with an energy recovery device added, the ‘1st RO + Recirculation’ process, and the ‘2nd RO + Recirculation’ process. In the ‘1st RO’ process, 200 ㎥/day of feed water was required to produce 50 ㎥/day of fresh water, but in the ‘1st RO + Recirculation’ process and the ‘2nd RO + Recirculation’ process, the amount of feed water required could be reduced to 83.3 ㎥/day and 66.7 ㎥/day. The ‘1st RO’ process consumed 1.47 kWh/㎥. However, in the ‘1st RO + ERD’ process, it is lowered to 0.45 kWh/㎥. The recovery rate was increased by 75 % in the ‘2nd RO + Recirculation’ process. Finally, reducing the electric energy consumed in freshwater production in summer was possible. When replacing old desalination plants or installing new ones, the ‘1st RO + ERD’ process, which can lower electricity consumption, should be considered rather than the ‘1st RO’ process, the ‘1st RO + Recirculation’ process and the ‘2nd RO + Recirculation’ process, which could increase waster production.

담수화 개시에 따른 간척담수호 수생태계 변화

함종화 ( Jonghwa Ham ),이승헌 ( Seung-heon Lee ),장규상 ( Kyu-sang Jang ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

새만금호는 수질관리를 위해 한시적으로 해수를 유통 중에 있으나, 향후 담수호의 물을 농업용수로 활용하기 위해 담수화가 추진될 계획이다. 담수화가 개시되면 해수의 유입이 차단되고 지속적으로 유입하천을 통해 담수가 유입되어 염분도가 지속적으로 감소되면서 새만금호의 수생태계에 큰 변화가 나타날 것으로 예상된다. 그러므로 본 연구에서는 새만금호의 수생생물조사 자료와 타 간척담수호의 담수화 전·후의 수생생물조사 자료를 바탕으로 담수화 개시에 따라 새만금호에 서식하고 있는 수생생물이 어떻게 변화할지에 대해 분석하였다. 식물플랑크톤의 경우 2016년 새만금호에서 와편모조류 45%, 규조류 35%, 남조류 19% 순으로 우점하고 있는 것으로 나타났으나, 담수화가 진행 중인 탄도호는 규조류 71%, 녹조류 19%, 남조류 9%의 순으로 나타났고 담수화가 완료된 영암호는 규조류 51%, 남조류 46%로 나타났다. 담수화가 진행되면서 새만금호의 와편모조류는 크게 감소하는 반면, 규조류, 남조류, 녹조류가 증가할 것으로 예상된다. 새만금호의 조간대는 2010년부터 간척지 내부개발을 위해 새만금호의 수위를 저하시켜 조간대가 건조되면서 저서생물이 발견되지 않았으므로 담수화에 따른 영향은 없을 것으로 생각된다. 새만금호의 조하대 저서생물은 2016년 다모류가 61%로 가장 높은 개체수를 나타내고 있었으며, 이매패류가 37%로 많은 개체수를 나타내었다. 담수화가 완료된 영암호와 영산호의 경우 곤충류가 83%로 대부분을 차지하고 있었으며, 고둥류 8%, 갑각류 5%, 빈모류 및 거머리류가 4%를 나타내었다. 새만금호 담수화가 개시되면 염분도가 저하되면서 해산종인 다모류와 이매패류는 크게 감소되는 반면, 담수종인 곤충류가 크게 증가하고 일부 고둥류, 갑각류, 빈모류, 거머리류가 나타날 것으로 판단된다. 2014년부터 2016년까지 새만금호 17지점에서 조사한 어류 자료를 분석한 결과 새만금호의 어류는 개체수 기준으로 해수어 17%, 주연어 59%, 1차담수어 25%가 서식하고 있는 것으로 나타났다. 종별로는 전어가 44%로 제일 많았으며, 멸치 11%, 가숭어 8%, 주둥치 5%, 몰개 5%, 됭경모치 4% 순으로 높게 나타났다. 담수화가 완료된 군내호, 석문호, 해남호, 영산호의 경우 1차담수어의 개체수 비율이 각각 73%, 92%, 94%, 85%로 평균 86%를 나타내었고, 나머지가 주연어인 것으로 나타났다. 새만금호 담수화가 개시되면 염분도가 감소하면서 해산어는 사라지고, 주연어는 감소하는 반면, 1차담수어는 크게 증가할 것으로 판단된다. 특히 염분도 예측결과 담수화 개시 1년 후 염분도가 7psu 이하로 감소하므로 담수화 개시 1년 후에는 해산어가 모두 외해로 이동하여 새만금호에서 사라질 것으로 예상되는 반면, 상류에서 1차담수어가 유입되어 우점 할 것으로 예상된다. 이상의 결과로부터 담수화가 개시되면 염분도가 감소됨에 따라 수생태계는 해산종 중심에서 담수종 중심으로 자연스럽게 변할 것으로 예상되며, 이 과정에서 부정적인 환경문제가 발생되지 않도록 사전에 발생될 것으로 예상되는 환경문제를 도출하고 대응방안을 수립할 필요가 있다.

해수침투 저감을 위한 균열암반 대수층 내 담수주입시험

신제현,변중무,Shin, Je-Hyun,Byun, Joong-Moo 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.4

연안지역 염수와 담수가 혼재하는 전이대에서 해수침투 피해개선을 목적으로 균열암반을 통한 담수주입시험을 수행하고 그 효과를 모니터링하였다. 담수주입은 절대적으로 그 지역의 지질학적, 수리학적 특성에 따라 좌우되며, 특히 파쇄대나 투수성 미고결 지층 등의 특성 파악이 중요하다. 연구 지역의 염담수 분포특성을 고려하여 두 개의 주요 연안 대수층인 충적층과 균열암반 구간을 통한 담수주입이 가능하도록 시추공을 설계 및 굴착하였으며, 균열암반 대수층 내 담수주입을 위하여 현장에서의 시험 준비, 이동, 조립 및 장비의 유지보수가 간단하도록 착탈식인 모듈화되어 있는 주입시스템을 제작하여 적용하였다. 시추공영상화검층을 통해 전체적인 균열의 특성을 파악하였고, 이를 바탕으로 주입공 및 관측공 간 투수성 파쇄대의 확인을 위한 구간별 담수주입 및 모니터링을 실시하여 담수주입 구간을 선정하였다. 담수주입시험 결과, 관측공의 일정 심도에서 담수가 유입되어 시간이 경과함에 따라 상부 구간의 전기전도도도 점진적으로 감소함을 보였으며, 담수주입 중단 및 패커를 해지한 후에도 유입된 심도에서 점진적으로 전기전도도값이 증가하기는 하지만 그 증가폭이 전체적으로 낮아 담수주입의 효과가 있음을 확인하였다. 또한 장기적으로 전기전도도값을 모니터링함으로써 담수주입의 효과가 수개월 후에도 지속됨을 확인하였으며, 이는 담수주입에 의해 일정 정도의 해수침투 피해에 대한 개선효과를 기대할 수 있음을 시사한다. Fresh water injection test in a fractured bedrock aquifer was applied as an efficient approach to lower saline concentrations in the saltwater-freshwater transition zone formed by seawater intrusion in a coastal area. The methodology and effectiveness of fresh water injection for hydraulically controlling seawater intrusion is overwhelmingly site dependent, and there is an urgent need to characterize the permeable fractures or unconsolidated porous formations which can allow for seawater flow and transport. Considering aquifer characteristics, injection and monitoring boreholes were optimally designed and completed to inject fresh water through sand layer and fractured bedrock, respectively. We devised and used the injection system using double packer for easy field operation and maintenance. Overall fracture distribution was systematically identified from borehole image logs, and the section of fresh water injection was decided from injection test and monitoring. With fresh water injection, the fluid electrical conductivity of the monitoring well started to be lowered by the inflow of fresh water at the specific depth. And this inflow leaded to the replacement of the fluid in the upper parts of the borehole with fresh water. Furthermore, the injection effect lasted more than several months, which means that fresh water injection may contribute to the mitigation of seawater intrusion in a coastal area.

다중효용증발기를 적용한 흡착식담수법의 호환성 검증

지호(Ho Ji),김현주(Hyeonju Kim),김영득(Youngdeuk Kim),이호생(Hosaeng Lee) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

해수담수화의 대표적인 역삼투(reverse osmosis, RO) 기술은 고압(60~80 bar) 운전에 따른 높은 운전비용과 막 오염을 최소화하기 위해 응집, 여과 및 화학세정 공정 등의 복잡한 전처리 공정으로 인해 경제적, 환경적 문제를 가지고 있어 새로운 해수담수 기술이 요구되고 있다. 이에 반해, 흡착식 담수화(adsorption desalination, AD) 기술은 저온(< 80℃)의 열원을 사용하여 세 가지의 유용한 효과(즉, 고농도의 농축수, 고순도의 담수와 냉방을 위한 냉수)를 동시 생산할 수 있으며, 저온(< 30℃) 및 저압(< 10 kPa)에서 작동되기 때문에 기존 해수담수화 기술(MED, MSF, RO)에 비해 파울링(fouling) 및 스케일(scale)의 발생을 최소화할 수 있고, 이에 따라 전처리 과정에서 화학약품의 사용을 최소화할 수 있는 환경 친화적인 해수담수화 기술이다. 본 연구에서는 흡착식담수법의 담수생산량 향상을 위하여, 다중효용증발기를 설계·제작하고 기존 보유한 AD와의 호환성을 검증하였다. The representative reverse osmosis (RO) technology of seawater desalination is economical due to the high operating cost of high pressure (60~80 bar) operation and the complex pretreatment process such as coagulation, filtration and chemical washing to minimize membrane contamination. Due to environmental problems, new seawater desalination technology is required. In contrast, the adsorption desalination (AD) technology can simultaneously produce three useful effects (high concentration concentrated water, high purity fresh water, and cold water for cooling) using a low temperature (< 80°C) heat source. And, since it is operated at low temperature (< 30°C) and low pressure (< 10 kPa), it is possible to minimize the occurrence of fouling and scale compared to existing seawater desalination technologies (MED, MSF, RO). Accordingly, it is an environmentally friendly seawater desalination technology that can minimize the use of chemicals in the pretreatment process. In this study, in order to improve the freshwater production of the adsorption desalination method, a multi-effect evaporator was designed and manufactured, and its compatibility with the existing AD was verified.

겨울철 논의 담수처리에 따른 실지렁이류의 생육특성

조광진 ( Kwang Jin Cho ),한민수 ( Min Su Han ),김명현 ( Myung Hyun Kim ),강기경 ( Kee Kyung Kang ),나영은 ( Young Eun Na ),김미란 ( Miran Kim ),최락중 ( Lak Jung Choe ) 한국환경농학회 2013 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2013 No.-

본 연구는 겨울철 논의 담수처리에 따른 실지렁이류의 생육특성을 파악하여 논에서 친환경농법을 위한 대체생물로서의 이용가능성과 논생태계의 생물다양성 증진에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. 2010년부터 2012년까지 3년간 강화군, 수원시, 화성시(봉담읍, 팔탄면)에 겨울철 담수논에 서 월동 후(3-4월) 실지렁이의 생육특성을 파악하였다. 그리고 강화군에 위치하는 무담수경과논, 담수경과논, 담수경과휴경논을 대상으로 담수처리여부에 따른 벼 재배기간(6-8월)동안의 실지렁이 류의 서식특성을 파악하였다. 그 결과, 월동 후 실지렁이류의 개체밀도는 벼 수확기에도 물이 마르 지 않고 수심이 얕은 봉담읍에서 가장 높았고 수심이 깊고 담수시기가 늦은 팔탄면에서 가장 낮았 다. 이는 논에 담수하는 시기가 빠를수록 실지렁이류의 성장기간이 길어져 번식에 유리하고 얕은 수심은 햇볕이 바닥까지 닿아 유기물의 분해가 촉진되고 수온이 높아져 실지렁이류의 성장과 번식 에 유리하기 때문인 것으로 생각되었다. 따라서, 실지렁이류의 개체수 증진을 위하여 수확 후 단기 간에 얕은 수심의 담수논 조성이 필요하며, 더불어 담수기간을 최대한 늘리는 것은 논 생태계의 생물다양성 증진과 친환경농업을 위한 필수적인 과정이라 사료되었다. 강화군에서의 담수처리여부 에 따른 벼 재배기간 동안의 실지렁이류의 개체밀도는 무담수경과논에 비해 담수경과논과 담수경 과휴경논에서 각각 170배, 319배 높게 조사되었다. 또한 겨울철 담수논의 조성 후 실지렁이류는 6 월과 7월에 가장 높은 개체밀도를 보였다. 실지렁이류의 개체밀도가 일정수준 이상이 되면 벼 재 배 시 잡초방제효과가 있는 것으로 알려져 있기 때문에 담수논 조성을 통한 실지렁이류의 개체수 를 증가시킨다면 실지렁이류를 이용한 친환경농법을 기대할 수 있을 것으로 생각되었다.

번식기간동안 담수순화 감성돔, Acanthopagrus schlegelii의 산소소비 패턴

정민환,임한규,장영진 한국발생생물학회 2011 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.30 No.-

일반적으로 어류는 번식시기에 생식소 발달로 인해 에너지 소비가 많고, 이로 인해 대사량이 증가하는 것으로 알려져 있으나, 번식시기에 어류의 산소소비 패턴이나, 산소요구량에 관한 연구는 미비한 실정이다. 또한 해수어류의 담수순화시 사육수의 염분변화는 삼투압조절에 영향을 미침으로써, 이온과 수분 평형에 혼란을 일으키며 어체의 생리조건을 악화시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 담수순화 과정을 거쳐 이미 담수에 적응되어 섭식활성이 높은 담수순화 감성돔 (담수감성돔)의 번식기간과 비번식기간의 산소소비 패턴을 해수사육 감성돔 (해수감성돔)과 비교함으로써, 감성돔의 담수양식 및 번식기간에 에너지 요구 및 소비와 같은 기초대사를 파악하고자 하였다. 번식기간(breeding period, Feb.~Jun.) 및 비번식기간 (non-breeding period, Jul.~Nov.) 동안 산소소비 실험에 사용한 담수감성돔의 크기는 전장 22.2±0.7cm, 체중 208.5±8.5g, 해수감성돔에서는 각각 23.0±0.5cm, 체중 224.4±14.4g이었다. 실험어는 실험개시전 24시간 동안 절식시킨 후, 밀폐순환유수식 산소 소비 측정장치 내의 호흡실로 옮겼다. 호흡실에서 실험어를 12시간 이상 안정시킨 다음, 수온 (15, 20, 25℃)과 광조건 (12L:12D)을 조절하면서 산소소비 패턴을 측정하였다. 실험어의 산소소비 패턴은 실험기간동안 용존산소 측정시스템인 Oxyguard 6 프로그램에 의해 10분 간격으로 자동측정된 유입수와 유출수의 용존산소량을 이용하여 단위체중당 산소소비량 (mg O2/kg/h)으로 계산하여 나타냈다. 번식기간에 담수 및 해수 감성돔의 산소소비량은 15℃에서 각각 165.4±11.0, 77.6±8.0mg O2/kg/h, 20℃에서 186.2±13.1, 133.4±6.7mg O2/kg/h, 25℃에서 267.9±19.1, 198.6±8.3mg O2/kg/h였다. 비번식기간에 담수 및 해수감성돔의 산소소비량은 15℃에서 각각 174.0±7.0, 85.6±5.5mg O2/kg/h, 20℃에서 200.6±11.1, 119.2±8.7mg O2/kg/h, 25℃에서 271.1±7.5, 194.7±16.7mg O2/kg/h로 번식 및 비번식기간 모두 담수감성돔이 해수감성돔보다 산소소비량이 많았다. 또한 수온상승과 비례하여 산소소비량은 증가하였으며, 각각의 수온조건에서 번식 및 비번식 기간의 담수 및 해수감성돔 산소소비량은 차이가 없었다. 번식 및 비번식기간의 담수 및 해수 감성돔은 광조건에 따른 뚜렷한 산소소비 패턴을 보였으며, 암기보다 명기에서 산소소비량이 많았다. 특히 담수감성돔은 번식기간의 명기에서 수온을 상승시키는 시간뿐만 아니라 암기에서 명기로 전환 후에 산소소비량이 급격히 증가하였다. 이는 담수감성돔이 해수감성돔보다 번식시기에 빛에 대해 민감하게 반응하여 나타난 결과로 판단된다.

양수장의 양수기록에 의한 일 관개용수 수요량 평가

박성근 ( Seonggeun Park ),노재경 ( Jaekyoung Noh ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

벼 생육에 필요한 요구수량은 천수, 심수, 낙수 등 생육시기별로 다르게 해야 벼의 생육이 잘 되고, 또한 수원의 물이 풍부한 경우와 부족한 경우에 따라 다르게 나타나기 때문에, 생육시기별 담수심, 풍부한 경우의 담수심, 부족한 경우의 담수심 등을 파악하면 효율적인 물관리를 위해 도움이 된다. 여기서는 용수공급량 기록이 있는 양수장의 양수기록을 생육시기별로 계산하여 담수심을 구하고, 일별 관개수요량 추정 방법으로 구한 결과와 비교하였다. 총저수량 11,591만 ㎥, 수혜면적 6,648ha인 간월호의 각각의 수혜면적이 2,291.4ha, 734.1ha, 1,169.2ha, 664.7ha, 1,587.0ha인 지산, 간월, 석포, 궁리, 사기 양수장의 2006~2012년의 일별 양수량을 수정 Penman 공식의 증발산량 기반의 논 용수 수요량을 담수심 60mm, 80mm인 경우로 구분, 추정하여 비교하였으며, 결과는 다음과 같다. 첫째, 수혜면적 2,291.4ha인 지산 양수장의 경우 연평균 양수량은 4,134만 ㎥, 양수일은 116일, 일최대 양수량은 58.8만 ㎥, 월최대 양수량은 1,360.7만 ㎥이었고, 수요량을 담수심 60mm로 추정한 경우는 각각 2,530.0만 ㎥, 126일, 70.1만 ㎥, 1,030.7만 ㎥이었고, 담수심 80mm인 경우는 각각 1,752만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 713.9만 ㎥이었다. 둘째, 수혜면적 1,169.2ha인 석포 양수장의 경우 연평균 양수량은 2,129만 ㎥, 양수일은 123일, 일최대 양수량은 37.7만 ㎥, 월최대 양수량은 810.4만 ㎥이었고, 수요량을 담수심 60mm로 추정한 경우는 각각 1,291만 ㎥, 126일, 35.7만 ㎥, 525.9만 ㎥이었고, 담수심 80mm인 경우는 각각 1,752만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 713.9만 ㎥이었다. 셋째, 수혜면적 734.1ha인 간 월 양수장의 경우 연평균 양수량은 986만 ㎥, 양수일은 118일, 일최대 양수량은 18.2만 ㎥, 월최대 양수량은 396.4만 ㎥이었고, 수요량을 담수심 60mm로 추정한 경우는 각각 810.0만 ㎥, 126일, 22.4만 ㎥, 330.2만 ㎥이었고, 담수심 80mm인 경우는 각각 1,752만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 713.9만 ㎥이었다. 넷째, 수혜면적 664.7ha인 궁리 양수장의 경우 연평균 양수량은 2,637만 ㎥, 양수일은 152일, 일최대 양수량은 47.4만 ㎥, 월최대 양수량은 853.9만 ㎥이었고, 수요량을 담수심 60mm로 추정한 경우는 각각 751만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 667만 ㎥이었고, 담수심 80mm인 경우는 각각 1,752만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 713.9만 ㎥이었다. 다섯째, 수혜면적 1,587ha인 사기 양수장의 경우 연평균 양수량은 2,798만 ㎥, 양수일은 143일, 일최대 양수량은 45.3만 ㎥, 월최대 양수량은 885.4만 ㎥이었고, 수요량을 담수심 60mm로 추정한 경우는 각각 1,794만 ㎥, 129일, 48.5만 ㎥, 667만 ㎥이었고, 담수심 80mm인 경우는 각각 1,752만 ㎥, 126일, 48.5만 ㎥, 713.9만 ㎥이었다.

DESAL 및 EFDC 모형을 이용한 간척담수호 염분변화 모의

강의태 ( Euetae Kang ),이승헌 ( Seungheon Lee ),장규상 ( Kyusang Jang ),함종화 ( Jonghwa Ham ),정광욱 ( Kwangwook Jung ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

우리나라 농업용 간척은 70년대부터 현재까지 약 1,600지구 95,000ha가 완공되었으며, 현재는 5개 지구 40,199ha의 간척공사가 시행 중이다. 그리고 간척농지에 필용한 수자원 공급을 위해 조성된 하구 및 간척지 담수호의 총 저수량은 약 27억톤으로, 우리나라 전체 저수량의 약 21%에 해당된다. 하지만 우리나라의 하구담수호는 조성 연도가 짧을 뿐만 아니라 바다와 인접한 지형, 지질학적 영향 등으로 염분농도가 높아 농작물의 성장에 영향을 미칠 수 있어, 그 활용이 제한적이다. 본 연구에서는 DESAL 및 EFDC 모형을 이용하여 해수 유입 차단 후 담수화 과정에서 염분이 어떻게 변화하는지를 규명하고자 하였다. 현재 사업이 진행중인 H 간척지의 담수호를 대상으로 배수갑문 운영조건, 기상변화 등 다양한 담수화 추진 방안별 염분 변화를 분석하였다. 그리고 제염기간 산정 및 최적의 담수화 개시시기를 결정하고자 하였다. 제염기간 산정을 위해 농업용수 취수가능 기준을 염분농도 2 dS/m(1,280 ppm) 이하로 설정하였으며, 염분모의 결과 외부 기상조건에 따라 염분의 증감이 반복될 것으로 예상되지만 제염예상 기간은 30개월이 소요될 것으로 분석되었다. 그리고 평수년과 저수년의 경우, 여름철 큰 강우 이전에 담수호의 염분을 최대한 배제 한 후 상류 유입수를 채우는 방안이 가장 적합한 것으로 판단되었고, 풍수년의 경우 큰 강우 이후의 가을철에 담수화를 시작하는 것이 가장 적합한 것으로 분석되었다. 그러나 담수화 개시 직후 해수유입이 차단되면서 염도가 일시에 낮아지면, 기존 해수역에 서식하던 생물들의 집단 폐사 및 분해로 담수호의 환경피해가 예상된다. 따라서 담수화에 따른 환경피해 최소화를 위한 대응방안 수립 등의 연구가 병행되어야 할 것이다.

공정설계를 통한 MED-TVC 기반 해수담수화 플랜트 적용성 평가

임승택(Seungtack Lim),김현주(Hyeonju Kim),이호생(Hosaeng Lee) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

세계 담수화 시장의 60%가량을 차지하는 역삼투(RO) 기반 해수담수화 기술은 고도로 농축된 브라인을 해상으로 배출하면서 해양의 오염을 초례하는 피해를 발생하고 있으며, 선진국을 중심으로 고염수의 수처리 및 흡착식(AD) 담수화 방식을 적용한 고도농축과 미네랄 추출을 통해 배출 제로를 요하고 있다. 다만 담수생산량이 적은 흡착식 담수화 방식의 효율과 담수량 증가를 위해 다중효용증발식(MED) 담수화와 흡착식 담수화를 복합 활용한 하이브리드 담수화 기술이 개발되고 있으며, 중동을 중심으로 적용이 진행되고 있다. 본 논문에서는 다양한 중동 해역의 온도 데이터를 적용하여 MED-TVC 기반 해수담수화의 담수생산과 에너지소비량의 특성을 파악하였으며, AD 공급을 위한 브라인의 농축염도를 분석하였다. 이때 28℃의 해수온도를 기준으로 1.7kg/s의 담수량과 79,000PPM의 염도량을 확인하였다. The reverse osmosis (RO)-based seawater desalination technology, which accounts for about 60% of the world's desalination market, discharges highly concentrated brine into the sea, causing damage that causes pollution of the ocean. (AD) Zero emission is required through high concentration and mineral extraction applying the desalination method. However, hybrid desalination technology using a combination of multiple effect evaporation (MED) desalination and adsorption desalination is being developed to increase the efficiency and freshwater amount of the adsorption desalination method with low freshwater production, and applications are being conducted in the Middle East. In this paper, the characteristics of freshwater production and energy consumption of MED-TVC-based seawater desalination were investigated by applying temperature data of various Middle East sea areas, and the concentrated salinity of brine for AD supply was analyzed. At this time, the amount of fresh water of 1.7kg/s and the amount of salinity of 79,000PPM were confirmed based on the seawater temperature of 28℃.

해안대수층에서 담수-염수 경계면 변화에 따른 최대담수양수량과 염수침투제어에 대한 실험적 연구

서성국,오창무,김원일,호정석 한국방재학회 2010 한국방재학회논문집 Vol.10 No.5

This study investigates the relationships between the maximum freshwater pumping discharge and hydraulic properties of coastal aquifer using a laboratory model. The experiment performed the fresh pumping test in various locations near the salt-wedge induced by saltwater intrusion to freshwater over aquifer characteristics of hydraulic conductivity, salinity, and ground surface slope. Saltwater pumping also tested to protest saltwater intrusion to the excessively discharging freshwater well. The maximum freshwater discharges were achieved, and then the optimum saltwater discharges were measured. It is found that greater hydraulic conductivity and ground surface slope produced greater the maximum freshwater pumping discharge. Salinity gave less impact on the pumping discharge relatively. Higher freshwater discharge was found at higher hydraulic conductivity and steeper ground surface slope. The optimum saltwater discharge required 14% more pumping rate than the maximum freshwater discharge to keep saltwater intrusion to the freshwater pumping well. Pumping well located closer to salt-wedge profile promoted less freshwater pumping discharge. Therefore, pumping well location, hydraulic conductivity, ground surface slope, and salinity should be taken into account in freshwater pumping in coastal aquifer. 해안대수층의 지형특성과 수리특성에 의한 담수-염수 경계면과 최대담수양수량의 변화를 연구하였다. 모래 대수층의 수리전도도와 사면경사, 그리고 염수의 염도조건에 따른 담수-염수 경계면의 기울기 및 염수쐐기의 침투길이를 분석하였으며, 일정한 위치의 양수정에서 최대담수양수량과 염수침투제어를 위한 최적염수양수량을 실내 모래수조 모형을 이용하여 분석하였다. 실험결과, 대수층의 수리전도도가 높을수록, 사면경사가 급할수록 최대담수양수량은 증가되었으며, 이때 염도에 의한 영향은 상대적으로 미미하였다. 또한, 최대담수양수량이 증가함에 따라 염수침투제어를 위한 최적염수양수량이 비례적으로 증가되었으며, 그 양은 최대담수양수량 보다 평균 14% 증가되었다. 양수정의 위치에 따라 최대담수양수량과 최적염수양수량은 변화되었고, 염수위와 담수-염수 경계면에서 가까울수록 양수량은 감소하였다. 이러한 결과는 해안지역에서 지하수 개발량의 최대화를 위한 양수정의 위치 선정시, 대수층의 수리전도도, 사면경사 및 염도가 고려되어야 할 것으로 판단된다.