대체수자원

하천수, 저수지, 댐 및 지하수 등 일반적으로 쉽게 이용이 가능하거나 주로 사용되고 있는 수자원 이외에 주 수자원의 확보가 곤란한 도서해안 및 산간지역에서의 수원 확보, 물이용의 효율증대, 인위적인 수자원의 증대, 특수용도 등을 위하여 개발되고 있는 수자원

우리나라에서는 해수담수화, 지하댐, 중수도, 빗물이용, 인공강우, 녹색댐, 강변여과, 해양심층수 등이 대표적임.

해수담수화

해수담수화란 해수에서 염분을 제거하여 식수·공업용수 등으로 이용할 수 있도록 담수를 얻는 것을 말하며, 염분을 포함한 물속의 용존 물질(미네랄, 유기물)이 대부분 제거된다.
해수담수화는 공정에 따라 증발법, 역삼투법, 전기투석법 등으로 구분할 수 있다. 에너지 소비 및 기술 집약형 기술요구에 부응하기 위해 해수담수화 기술의 패러다임이 증발법에서 역삼투법으로 변화하는 추세로서, 해수담수화 방식 중 역삼투법이 차지하는 비율이 2008년의 경우 54%를 차지하고 있다.

2011년 1월 현재 국내에 설치·운영중인 해수담수화시설은 95개소로써, 약 84%인 85개소가 100㎥/일 미만의 소규모이며, 1,000㎥/일 이상은 제주의 추자도, 우도 2개소이다.

지하댐

지하댐이란 지하수가 유동하는 대수층 내에 인공 물막이벽(차수벽)을 설치하여 지하수를 대수층 내에 저류시키고 관정 등의 시설에 의해 취수하는 대용량 지하수 개발시설이다. 현재 우리나라의 지하댐은 6개소에서 1일 약 15만㎥의 공급능력을 갖추고 있다. 지하댐은 일반 저수지에 비해 증발 손실과 수몰 면적이 없고 수질오염 위험이 적은 장점이 있으나, 유지관리비가 비교적 많이 들고, 일시에 다량의 물을 이용하기 곤란하며, 관개용으로 직접 사용하기에는 수온이 낮은 단점이 있다.

중수도

중수도란 건물, 시설 등에서 발생하는 오수를 다시 처리하여 생활용수, 공업용수 등으로 재이용하는 시설을 말한다. 전국의 중수도 시설현황은 2008년말 259개소이며, 일일 처리능력은 2,048천㎥이다. 현행 수도법에서는 건축 연면적 6만㎡ 이상의 숙박시설과 목욕시설, 하루 폐수 배출량이 1,500㎥이상인 공장 등에만 설치를 의무화하고 있으며, 중수도시설의 설치비와 수도요금의 상대적인 수준 등 경제성 문제로 아직까지는 대규모 물사용처에 국한되는 경향이 있다.

빗물이용

빗물이용은 평상시에 지표수·지하수에 대한 의존을 경감해 수원의 보존이나 수리안전도의 향상과 함께 절수의식의 향상에 기여할 뿐만 아니라, 한정된 수자원을 유효하게 활용함으로써 가뭄에 강한 사회형성에 도움을 주고 도시지역의 홍수시 내수배제와 도시하천의 건천화 문제를 완화시킬 수 있다.
빗물이용 시설은 도시지역에 있어 어느 정도 홍수의 완충장치 역할을 할 수 있고 부분적인 수자원 확보 수단이란 점에서 20년 전부터 외국에서 도입·추진해오고 있으며, 최근에는 정기적인 국제 빗물 모으기회의(IRCSC) 등을 통한 다각적인 국제 기술교류가 활발히 이루어지고 있다.

인공강우

인공강우는 구름층이 형성되어 있는 대기 중에 항공기나 지상장비를 이용“비씨(cloud seed)”를 뿌려 특정지역에 비를 내리게 하는 기술로, 1946년부터 연구 개발되어 현재 40여개국에서 실용화되고 있으며 우리나라는 기상청을 중심으로 실용화 연구를 진행중에 있다.
미국과 호주에서 실시한 인공강우 실험 결과 물 1㎥를 얻는데 1.3센트 내지 0.3센트로 경제성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 구름이 없는 상태에서는 비를 내리게 할 수 없어‘인공증우’라는 표현으로도 쓰인다.
항공기 살포가 가장 많이 사용되는데 경비가 많이 들며, 로켓 발사에 의한 방법이 경제적이나 구름씨가 부분적으로 과다 투여되어 구름을 소산시킬 우려가 있다.

녹색댐

녹색댐은 홍수유출량을 감소시켜 홍수피해를 줄이고 산림에 저류한 수자원의 균등한 유출로 갈수기에 가뭄을 막아주는 거대한 댐의 기능을 갖는다하여 수자원측면의 기능을 감안하여 붙여진 이름이다.
녹색댐의 기능은 산림의 수원함양기능 증대에서 찾을 수 있고 이는 ① 강우시 홍수유량을 경감시키는「홍수조절기능」② 일정기간 비가오지 않아도 토양에 함유한 물을 보내주는「갈수완화기능」③ 토층을 통해 오염물질을 걸러주는「수질정화기능」으로 구분할 수 있다.

우리나라는 1970~80년대 치산녹화사업으로 녹화는 완성되었으나 산림정비 미흡으로 숲이 지나치게 우거져 토양 이화성악화로 빗물 저류기능이 떨어지고, 빗물이 땅에 닿기 전 차단 증발되거나 치밀해진 잎 밀도 증가에 따라 증산량이 증대되는 등 수분 손실량이 많아진 상태에 있었다. 그러나 최근 들어 솎아베기, 가지치기 등의 숲가꾸기 사업 시행으로 토양구조를 개선하고 증발산으로 인한 손실량을 줄여 수원함양기능을 증대시키고 있으며, 증대된 기능이 방치되지 않고 충분히 활용될 수 있도록 수자원 유역에도 숲가꾸기사업을 상당부분 반영하고 있다.

그러나 산림에 저장된 물은 댐과 같이 필요한 시기에 필요한 물량을 공급할 수 없어 수자원확보의 근본 대안이 될 수 없다. 산림의 수원함양 및 물 공급 기능은 갈수기가 아닌 평상시에 주로 유효한 것으로, 오히려 갈수기가 장기화될 경우에는 식생의 생존에 필요한 물을 산림 내에서 소비하게 됨에 따라 산림의 보조적 수자원으로서의 기능은 제한적일 수 밖에 없다.

강변여과수

강변여과수란 하천 또는 호수 인접 지역을 굴착하여 양수시설을 설치하고, 하천 혹은 호수 주변의 모래 여과층 등을 통과한 지표수와 지하수를 양수시설로 취수하는 물1)로 하천 표류수가 대수층을 통과하면서 여과되는 이점을 활용하는 것이다.

강변여과수의 여과 메커니즘은 모래나 자갈의 공극을 통과하여 우물로 집수되면서 물리적 여과와 흡착이나 생화학적인 분해에 의해 용존 오염물질이나 병원성 세균이 제거되는 화학적·생물학적 여과로 구분된다. 강변여과수는 오염물질을 걸러 주기 때문에 비교적 양호하고 안정적인 수원을 제공하고, 정수 처리시 발생하는 슬러지 처리비용을 줄이는 장점이 있다.

강변여과수 취수방식 중, 유럽에서 많이 이용되고 있는 인공함양 방식은 해안가 사구지대 또는 강변의 둔치를 활용하거나 인공적으로 굴착한 인공함양지를 만드는 방식으로, 대체적으로 원수를 인공함양지로 직접 공급할 경우 여과 기간이 짧아져, 여과 효과를 떨어지게 하므로 우선 원수를 침전 및 여과로 전처리한 후 인공함양지로 공급하여 우물을 통해 취수 및 공급하는 방식을 주로 채택하고 있다. 그러나 인공함양지 조성을 위한 대규모 토지 매수와 막대한 투자비가 요구되는 단점이 있다.

• 강변여과취수의 방법
  하천에서 충분한 이격거리를 두어 우물을 설치하여 여과수의 대수층 체류시간을 길게함으로서 수질개선 효과를 극대화하는 강변여과(Riverbank Filtration)의 취수방법에는 수평집수정, 수직집수정 취수방식 등이 있다.

해양심층수

해양심층수란 태양광이 도달하지 않는 수심 200m 이하의 해수로서 수온이 연중 3℃ 이하를 유지하고, 해양식물성장에 필수적인 영양염류와 미네랄이 풍부하고 유기물이나 병원균 등이 거의 없는 청정한 해양수자원을 말한다.

• 우리나라 개발 현황
  우리나라 동해는 약 2,800만년 전에 해양심층수가 형성되기 시작하여 물리·화학적으로 대양과 동일한 수괴구조의 특성을 가짐에 따라 미니대양(Ocean Miniature)으로 표현되고 있으며, 약100~300년에 걸쳐 반시계 방향으로 순환하며 타지역의 심층수에 비해 저온 안정성이 뚜렷한 고유수이다.
  
  우리나라의 해양심층수 개발은 국토해양부의 해양심층수연구센터(강원도 고성)가 2005년 12월 해양심층수 취수를 시작으로 본격적인 연구개발에 착수하였으며, 2008년 2월 해양심층수의 개발 및 관리에 관한 법률이 시행되었다. 해양심층수 개발을 위해 강원도, 경북 울릉도 등 8개 해역이 취수해역으로 지정·관리 되고, 강원도 고성, 속초, 양양, 동해 및 경북 울릉군 등에서 6개 기업 2개 공공기관이 해양심층수 개발업면허를 취득, 일일 최대 32,100㎥/일의 해양심층수 취수시설을 갖추고 제품생산·판매 또는 산업화를 추진하고 있다.
  
  해양심층수 이용분야는 생수, 주류 및 두부 등 음료·식품분야, 타라소테라피(해양요법), 화장품 등 의료·레저·미용분야, 해조류 양식 등 수산분야, 해양온도차 발전 등 에너지분야 및 농업 분야 등에서 다양하게 산업화가 추진되거나 실용화를 위한 연구가 진행중에 있다. 우리나라 해양심층수 산업의 성숙기(2018년 예상)에서의 시장규모는 약 1조 9,765억원으로 추정되고 있다.

자료 1. 강변여과수개발가능지점 및 개발가능량조사 (한국수자원공사, 2002)
2. 창원공업용수도 취수여건개선사업 타당성조사 및 기본계획 타당성조사 보고서 (2007)