기후변화로 지구가 말라가고 있습니다. 지난 2022년, 유럽연합 공동연구센터(JRC)가 발간한 ‘전 지구 가뭄 분석 보고서’에 따르면, 유럽은 500년 만의 최악의 가뭄을 맞이했다고 합니다. 유럽 국가의 47%는 강수량이 평년보다 줄어 토양의 수분 함량이 ‘경계’ 단계에 이르렀고, 이에 따라 식물과 곡물 수확에 큰 타격을 입었습니다. 이는 비단 유럽만의 문제가 아닙니다. 전 세계를 덮친 가뭄 때문에 미국 서부 토양은 1200년 만에 가장 메마른 상태가 되었으며, 아프리카 등지에서는 지속된 가뭄으로 기아 인구가 증가했습니다. 물 부족이라는 말이 그 어느 때보다도 심각하게 느껴지는 때입니다.

범지구적인 물 부족 사태가 이어지면서 최근 ‘물 산업(Water Industry)’이 크게 주목받고 있습니다. 오늘 LG화학 블로그에서는 기후 위기 속 더욱 조명받고 있는 물 산업과 깨끗한 물을 만드는 수처리 기술에 대해 소개하려고 하는데요. 깨끗한 물이 필요한 곳이면 어디든 나타나 물을 정수하는 LG화학의 RO필터에 대해서도 자세히 알아보려고 합니다.

21세기의 블루골드, 물

흔히 ‘물’을 21세기의 ‘블루골드(Blue Gold)’라고 말합니다. 그만큼 물이 귀하다는 건데요. 지구 표면의 약 70%가 물로 뒤덮여 있다고 하는데, 왜 이렇게 물이 귀하다고 하는 걸까요? 익히 알고 있듯이 지구상에는 많은 양의 물이 존재합니다. 하지만 염분이 있는 바닷물을 제외하면 인류가 마시고 쓸 수 있는 물의 양은 전체의 약 2.5% 불과합니다. 이마저도 만년설이나 빙하 등의 비중이 높아 실제 사용할 수 있는 물은 약 0.3% 미만인데요. 상황이 이렇다 보니 물이 금처럼 귀하다는 말이 나온 겁니다.

어쩌면 인류에게 물은 금과는 비교할 수 없을 정도로 귀한 존재일지 모르겠습니다. 물은 인간의 생존과 직결되는 물체이기 때문인데요. 상상해 보세요! 우리 생활 속 너무 가까이 있어서 미처 깨닫지 못했지만, 하루아침에 물이 없어진다면 인류는 일상생활을 물론이거니와 기본적인 생존권조차 위협받을 것 입니다.

1조 달러 규모로 성장하는 물 산업

이처럼 물의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 근래에는 물 부족 등으로 물의 중요성이 더욱 커지면서 물 산업에 대한 관심도 날로 증가하고 있습니다. 물 산업이란 생활과 공업에 필요한 용수를 생산해 공급하는 모든 사업을 일컫는데요. 오·폐수 정화와 이송 및 처리, 상하수도 관리, 바닷물을 민물로 만드는 담수화 사업 등도 모두 물 산업에 포함됩니다. 최근 글로벌 물 산업 시장은 물 부족의 심화, 인구 증가와 빠른 도시화, 경제 성장에 따른 물 수요 증가 등으로 지속 성장하고 있는데요. 2022년 5월, 영국의 GWI(Global Water Intelligence) Waterdata에 따르면 글로벌 물 산업 시장 규모는 2021년 약 8,317억 달러 규모에서 2027년 9,989억 달러 규모까지 확대될 것이라고 합니다.

현재 글로벌 물 산업 시장의 규모를 국가별로 살펴보면 미국이 약 1,500억 달러 규모로 가장 큰 시장을 보유하고 있고, 다음으로는 중국과 일본이 각각 1,090억 달러와 867억 달러 규모의 시장을 가진 것으로 나타났는데요. 우리나라 역시 132억 달러 규모로 약 12위의 시장 규모를 가지고 있습니다. 시장 규모 측면에서만 보면 물 산업은 이미 반도체와 조선을 앞지르고 있으며, 글로벌 주요 산업이라고 말할 수 있습니다.

국가 경제발전의 신성장 동력으로 꼽히기도 하는 물 산업 시장에서 LG화학은 우수한 수처리 필터 기술력을 바탕으로 두각을 나타내고 있습니다. 지난 2014년 4월, 미국의 수처리 필터 제조업체인 ‘NanoH2O’를 인수한 LG화학은 역삼투 필터의 핵심 기술력을 확보하고, 자사의 고분자 합성 및 가공 기술, 글로벌 마케팅 네트워크 등을 더해 RO필터 사업에 본격 진출하였는데요. 이후 꾸준한 연구개발을 통해 해수담수용 RO필터뿐 아니라, 산업용, 가정용 RO필터에 이르는 다양한 제품군을 자체 개발하며 글로벌 시장에서 대규모 프로젝트를 유치하는 성과를 거두었습니다.

세계가 주목한 LG화학의 RO필터

2016년 LG화학은 RO필터 시장에 진출한 지 2년 만에 중동 오만에서 25만 톤 규모의 RO필터 프로젝트를 수주하였고, 이듬해인 2017년에는 이집트 홍해 지역인 엘갈라라(El Galala)와 포트 사이드(Port Said)에 건설하는 30만 톤 규모의 해수담수화 공장에 RO필터 단독 공급업체로 선정되는 성과를 거두었습니다. 시장 진출 초기, LG화학이 대규모 수주를 잇달아 성공할 수 있었던 건 RO필터의 우수한 기술력 덕분이었습니다.

LG화학의 RO필터는 이름 그대로 역삼투압(Reverse Osmosis) 방식을 적용하고 있습니다. 잠깐 학창 시절 과학 시간에 배운 삼투압의 원리를 떠올려 보겠습니다. 배추를 소금물에 담그는 실험을 했다고 가정해 봅시다. 배추를 소금물에 담그면 물의 농도가 높은 배추에서 소금물 쪽으로 물이 이동하게 됩니다. 그 결과, 배추에서 물이 빠져나와 배추가 절게 되는데요. 이를 삼투현상이라고 합니다.

역삼투압은 삼투압의 원리는 거꾸로 적용했다고 보면 됩니다. 삼투압의 원리에 따라 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 물이 반투막을 통해 이동할 때 농도가 진한 용액 위쪽에 높은 압력을 가해주면 농도가 진한 용액 속의 물이 반투막을 통해 농도가 낮은 쪽으로 이동하게 되는데요. 이것이 바로 역삼투압의 원리입니다. 결론적으로 RO필터는 역삼투압을 활용해 물을 정수한다고 이해하면 되는데요. 정수가 안 된 물이 역삼투압 방식의 RO필터에 이르면, 수압에 의하여 오염물질들은 막을 통과하지 못하고 모두 걸러지며 물은 극도로 미세한 필터를 통과하여 깨끗하게 걸러지게 됩니다.

역삼투 방식의 수많은 수처리 필터 가운데, LG화학의 RO필터는 글로벌 시장에서 우수한 제품력을 인정받고 있습니다. 특히 해수담수화용 RO필터는 99.89%의 독보적인 염분 제거율로 전 세계 해수담수화 시장을 선도하고 있는데요. LG화학 RO필터에 바닷물을 통과시키면 염화나트륨 분자 1만 개 중 단 11개만 남는 셈입니다. 이외에도 LG화학의 해수담수화용 및 산업용 RO필터는 독자적인 박막 나노 복합체 기술(TFN: Thin-Film Nanocomposite)을 적용, 나노 입자를 막 표면에 입혀 염분 제거율은 유지하면서도 타사 제품보다 20% 이상 유량(flux)이 많은 것이 특징인데요. 높은 압력이 필요하지 않아 에너지를 절감할 수 있다는 장점도 있습니다.

담수화부터 염호 리튬 추출 프로젝트까지
LG화학 RO필터가 함께합니다!

최근 LG화학은 글로벌 경쟁력을 바탕으로 이스라엘에서 대규모 해수 담수 프로젝트를 수주, 2024년부터 이스라엘의 담수 생산량의 3분의 1 이상(아쉬도드, 팔마힘, 하데라, 아쉬켈론 플랜트 정수량의 합산)을 LG화학 RO필터로 생산하게 되었는데요. 해수담수화 프로젝트 외에도 RO필터 기술을 활용해 다양한 산업 분야에서 괄목할 성과를 거두고 있습니다.

일례로 LG화학은 2023년 3월 중국 중신그룹이 진행하는 중국 최대 염호 리튬 추출 프로젝트 ‘궈안 리튬 추출 프로젝트’에 RO필터를 공급하게 되었는데요. 일반적으로 염호에 녹아있는 리튬을 얻기 위해서는 물을 증발시켜 리튬의 농도를 높여야 하지만 이번 프로젝트에서는 LG화학 RO필터의 역삼투압 공정을 이용, 열을 가하지 않고 물 분자만 빠르게 걸러냈습니다. 중신그룹은 LG화학의 RO필터를 통해 리튬 생산에 필요한 시간과 에너지를 획기적으로 절감할 수 있었다고 평가했는데요. 이 프로젝트를 시작으로 LG화학은 중국과 남미의 다른 염호 리튬 프로젝트에도 적극 참여할 계획입니다.

또한, LG화학은 보다 효율적인 리튬 추출을 위해 고려대학교와 손잡고 차세대 리튬 직접 추출(DLE, Direct Lithium Extraction) 공정용 RO필터도 개발하고 있는데요. 염호에서 리튬을 직접 추출하는 공정으로, 기존 수개월 이상 걸리던 리튬 농축 과정을 몇 시간 수준으로 단축하는 기술입니다. LG화학은 이 과정에서 리튬의 회수율과 순도를 높이고 내구성도 향상시킨 RO필터 소재를 연구하고 있는데요. 리튬의 직접 추출이 본격 적용되면 공정이 단순해지고 추출 효율은 더 높아질 것이라 기대됩니다.

LG화학의 RO필터는 기후 위기 속 물 부족에 대한 솔루션을 제공하는 것은 물론, 우수한 기술력을 바탕으로 그 활용 범위를 더욱 넓혀가고 있는데요. 지속가능한 삶에 대한 끊임없는 고민과 기술 개발로 글로벌 수처리 필터 시장을 선도해 나가겠습니다.