기본 콘텐츠로 건너뛰기

사막에서 바닷물로 작물을 키운다? 해수 온실 (Seawater greenhouse)


 20세기의 가장 중요한 자원이 석유였다면, 21세기의 가장 중요한 자원은 물이 될 것이란 이야기가 있습니다. ​하지만 솔직히 생각해보면 물은 인류 뿐 아니라 모든 생명체에게 없어서는 안되는 귀중한 자원이었습니다. 즉, 석유는 더 좋은 대체 에너지가 자리 잡을 때까지 잠시 필요한 자원일 뿐이지만 물은 이전에도 그렇고 지금도 그렇고 미래에도 없어서는 안될 아주 중요한 자원이라는 것이죠.
 물의 식수 뿐 아니라 생활 용수, 농업 용수, 공업 용수 등 모든 분야에서 필수 불가결한 자원입니다. 다만 인구가 늘고 경제가 발전하면서 물의 사용량이 늘어나는 반면 기후 변화와 지하수 고갈로 충분한 수자원 확보에 어려움이 커지면서 점차  많은 국가들이 이를 중요한 자원으로 인식하는 것이겠죠.
 하지만 사실 이는 큰 아이러니라고 할 수 있습니다. 왜냐하면 지구는 표면의 2/3 이상이 물로 덮힌 물의 행성이기 때문입니다. 문제는 바닷물을 그대로 사용할 수 없다는 것이겠죠. 하지만 필요는 발명의 어머니라고 점차 수자원이 귀해지면서 이제는 바닷물에서 염분을 제거하는 탈염 공장들이 우후죽순격으로 들어서고 있습니다.
 그런데 바닷물을 담수로 바꾸는 해수 담수화 공정은 상당한 비용과 에너지가 든다는 문제가 있습니다. 따라서 가능하면 비용도 적게 들이고 에너지도 태양에너지 처럼 꽁짜로 얻을 수 있는 친환경 에너지원을 사용하는 방안이 연구되고 있습니다.
 그 중에서 1990년대에 영국의 발명가 찰리 페이톤(Charlie Paton)은 사막 온실과 태양열을 이용한 해수 담수화 시설에 대한 아이디어를 내고 이를 기반으로 Seawater Greenhouse라는 회사를 세워 실제로 사막에서 바닷물을 이용해서 작물을 재배하고 있습니다. 오늘은 이 이야기입니다.
 바닷물을 담수로 바꿈과 동시에 사막에서 작물을 키우는 온실이라고 하면 처음에는 쉽게 이해가 어려울 수도 있는데 사실 원리는 간단합니다.
 우선  사막에 바닷물을 끌어들여 특수한 증발 장치를 통해서 증발을 시킵니다. 낮동안 사막의 뜨겁고 건조한 기후는 쉽게 물을 증발시킬 수 있습니다. 다만 효율을 높이기 위해서는 접촉 표면적을 넓히는 장치가 필요한 데, 많은 구멍을 지닌 다공성 막을 통과시켜 이 문제를 해결합니다. 이렇게 증발된 물을 가득 품은 따뜻한 공기는 온실로 들어갑니다. 온실 내부는 태양 에너지로 더 따뜻한 데, 식물과 토양에서 나오는 수증기가 더 합쳐져 습기가 가득찬 공기가 됩니다.
 마지막 단계는 이 습하고 따뜻한 공기에서 물을 회수하는 장치입니다. 냉각수로 식혀지는 냉각 장치를 건너면서 공기 내부의 습기는 응결되어 밖으로는 다시 건조한 공기가 배출됩니다. (아래 그림 참조) 회수한 물은 작물을 재배하는 데 사용할 수도 있고 일부는 식수 등 다른 용도로도 사용이 가능할 것입니다. 이런 형태의 온실은 외부로 증발되는 물을 잡기 때문에 적은 양의 물로도 작물을 재배할 수 있기 때문입니다.


(해수 온실의 개념.  출처 : 위키피디아)

(호주에 건설된 해수 온실)

(설명 영상)
 이 해수 온실은 아부 다비와 오만의 무스카트, 그리고 호주의 포트 아우구스타(Port Augusta)에 건설되었습니다. 특히 호주에 건설된 것은 2010년 선드롭(Sundrop) 이란 별도 회사에 의해 운영되고 있습니다.
 해수 온실은 물은 부족하지만 햇빛과 바닷물은 풍부한 사막을 지닌 중동, 아프리카 국가 및 호주에서 유용하게 사용할 수 있는 기술이지만, 사실 단점도 없는 것은 아닙니다. 아무래도 이런 방식의 온실은 기본적으로 단가가 좀 높을 수 밖에 없고 작물 역시 덮고 습한 환경에서 자라는 종류로만 제한이 될 수 밖에 없기 때문입니다. 하지만 과거에는 농업이 불가능한 지역에서 농작이 가능해진다는 점은 큰 장점입니다.
 현재 태양광 패널과 연결시켜 아예 해수 온실을 자체 에너지로만 작동하게 하는 방안이 검토되고 있습니다. 물론 밤에는 전력 생산을 못하지만, 원리상 이런 온실은 해가 뜰때만 작동하는 만큼 큰 문제는 없어보입니다. 자체 동력으로 가동되는 해수 온실은 전력을 끌어들이기 어려운 사막 한 가운데서도 잘 작동할 것입니다. 또 바이오 에너지 생산을 해수 온실에서 하려는 시도도 있습니다.
 해수 온실은 기술적 타당성이라는 단계는 통과했지만, 앞으로 경제성이라는 다른 관문도 통과해야 합니다. 하지만 역시 필요가 발명의 어머니라고 앞으로 인류가 소비해야 하는 식량과 물이 더 많이 필요하기 때문에 사막도 그냥 놔두긴 어려울 가능성이 높습니다. 아마도 이런 형태의 해수 온실은 미래에 더 흔하게 볼 수 있을 않을까 조심스럽게 생각해 봅니다.  
 참고




댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...