깨끗한 물 확보하라…총성없는 水전쟁 막 올랐다

산업화 후유증 지구온난화가 지구촌 물 기근 초래
황금거위 막 수처리 기술…물 산업 주도권 좌우
막 소재는 합성섬유…해수담수화 RO시장 급팽장

깨끗한 물을 확보하라! 지구촌 구석구석마다 물 기근 현상 때문에 난리다. 적도를 중심으로 한 아열대 지역뿐만 아니라 극지방에 이르기까지 물 부족에 따른 아우성이 빗발친다. 사람이 많이 모여 사는 온대지방도 마찬가지다. 지금 지구촌의 물 기근 현상은 산업화에서 비롯된 지구온난화 영향과 맞물려 나간다.

인간에 있어서 물은 생명수다. 이게 비단 인간뿐이랴! 지구상에 존재하는 모든 동식물은 물이 없으면 살지를 못한다. 물이 만물의 근원으로 불리는 이유다. 세계가 본격적으로 물 확보 전쟁에 빠져들었다. 18C 산업혁명은 이를 촉발시킨 분수령이라 할 수 있다. 인간이 주도한 산업화 바람은 지구온난화를 불렀다. 그리고 온난화는 사람들에게 대재앙, 물 부족이라는 부메랑을 안겼다.

지구의 지표면 70%는 물에 덮여 있다. 그러나 정작 동식물이 필요로 하는 물은 많지가 않다. 적도지역을 중심으로 한 아열대지역은 대표적인 사례로 꼽을 만하다. 건기와 우기로 나뉘는 기후 특성 탓 때문이다. 우기에는 폭우 영향을 받아 흙탕물이 넘쳐나고, 건기에는 지구온난화 영향을 받아 지표수가 거의 말라붙는다. 웅덩이의 오염된 흙탕물은 각종 질병을 부르는 온상 그 자체다. 이 지역 사람들에게 깨끗한 물은 그림의 떡이나 진배없다.

한국도 다를 바 없다. 물 맑았던 금수강산은 과거의 이야기로 통한다. 지금 한국은 UN이 정한 물 부족 국가다. 장마 때 장대비 같은 폭우가 내리지만 이때를 제외하면 거의 갈수기 상태를 맞는다. 여기에 산업화, 공업화 바람은 대량의 물 수요를 불렀다. 전국 각지마다 당장 마음껏 마실 수 있는 깨끗한 물 찾기가 흔치 않다.

세계 각국마다 물 확보가 초미의 관심사다. 물 확보는 물의 산업화까지 불렀다. 해수의 담수화, 폐·하수처리, 정수처리, 먹는 물 사업 등이 그것이다. 물 산업, 수처리 사업이 본격적으로 새로운 성장동력원으로 자리매김에 들어간 것이다.

물 산업의 주도권은 수처리 기술 유무에 달렸다. 수처리 기술은 막(膜,Membrane)의 기술전쟁이라 할 만하다. 막이 수처리 기술의 집약체로 평가받는 이유다. 막의 기능은 특정 성분을 선택적으로 통과시키게 한다. 이는 입자 분리라는 일반 여과(Filtration) 뿐만 아니라 액체에 용해된 용존물질이나 혼합기체의 분리까지 가능케 한다.

특히 막여과(Membrane Filtration) 기술은 고액분리, 이온분리, 가스분리 등을 행하는 핵심기술로 꼽힌다. 이 기술은 정수처리, 하·폐수처리, 해수담수화, 식품 및 의료분야 등 다양한 분야에 사용된다. 막여과 공법은 제거되는 입자의 크기에 따라 역삼투(RO;Reverse Osmosis)법, 나노여과막 또는 저압역삼투(NF;Nanofiltration)법, 한외여과(UF;Ultrafiltration)법, 정밀여과(MF;Microfiltration)법, 전기투석(ED;Electrodialysis)법으로 나뉜다.

막의 소재는 합섬소재가 중요한 역할을 한다. 고분자 막(유기막) 용으로 사용되는 합섬소재는 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터 섬유, 폴리에틸렌(PE), 폴리아미드(PA) 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PSF), 셀룰로스아세테이트(CA), 테플론(PTFE) 등이다.

PP섬유는 내화학성과 내용해성이 중요한 필터미디어 분야에서 다양하게 활용되는 소재다. Wetlaid PP직물은 RO·UF 멤브레인의 나권형 포장모듈에 사용된다. 폴리에스터 섬유 또한 Wetlaid 형태로 RO·UF 멤브레인의 보강재로 쓰인다. 고분자 분리막은 분리 성능 극대화를 위해 막 소재의 선정 및 막의 물리적 구조형상에 따라 다양한 분리형태를 보인다. 분리막을 이용해 만든 각종 분리막 모듈은 평판형, 광형, 나권형, 중공사형, 유로형 등이 있다.

막의 적용분야 또한 다양하다. ▲순수 및 초순수 분야 : 해수의 담수화, 용수의 전처리, 탈염, 초순수 제조 ▲낙농·수산·축산 분야 : 치즈 유당으로부터 젖당(lactose)회수, 어육가공 배수로부터 아미노산의 분리농축 ▲식품가공분야 : 과즙의 농축, 포도주 제조, 당액의 농축 정제, 전분공업 배수처리, 커피추출액의 농축 ▲의약품분야; 발열물질(Pyrogen)제거, 생약의 농축 정제, 의료 의약 용수제조 ▲화학공업분야 : 석유화학공업 배수처리, 사진공업 배수로부터 유효물질 회수, 펄프폐수로부터 리그닌(Lignin) 회수 ▲섬유 염색분야 : 염색폐수로부터 염료의 회수 ▲표면처리 및 기계공업분야 : 함유배수처리, 알루미늄(Aluminum)전착도료 회수, 도료폐수에서 유효 금속회수 ▲수처리·배수처리분야 : 하수, 건물배수의 처리, 이온교환 재생액의 처리, 방사성 세탁 폐수처리, 병원, 연구소 배수처리등으로 나뉜다.

2012년 기준 세계 막 시장 규모는 2조2000억 원에 달했다. 시장은 RO·NF 멤브레인 1조 원, UF 멤브레인 1조2000억 원으로 대별된다. RO·NF 시장은 2007년 6000억 원 규모였지만 5년 동안 67%라는 초고속성장을 질주하면서 2012년 1조원 시장으로 덩치를 키웠다. 특히 이 기간 동안 시장비중은 염수(32%→31%), 해수담수(16%→21%), 가정용(13%→14%), 초순수(12%→14%), 재이용(9%→11%), 기타(18%→15%) 등을 보인 가운데 해수담수 및 초순수 시장의 성장이 두드러졌다. 앞으로 RO·NF 시장은 수자원 부족에 따른 하·폐수 재이용 시장 확대, 중동 및 미주지역 물 부족과 관련 해수담수 대형 프로젝트 증가, 지표수 사용 증가에 따른 오염 심화 영향을 받아 내오염성 제품 수요증가로 연계되면서 매년 15%내외 성장이 기대된다.

현재 세계 막 시장은 UF 멤브레인 시장이 주류를 이룬다. 2012년 기준 세계 UF 시장 규모는 상수도 35%, 산업용수(29%) 하수재이용(26%) 해수담수(10%) 비중을 보이면서 1조2000억 원에 달했다. UF 멤브레인 시장은 GE(30%) SIEMENS(15%) Hyflux(14%) AsahiKASEI(14%) Pentair(7%) 등 5대 메이저 시장비중이 80%에 이른다. 특히 엔지니어링 협력 및 보유관계 유지가 상하수처리용 UF 매출 증대에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 앞으로 세계 UF 시장은 연간 18%내외 성장률을 이어갈 것으로 전망됐다.

5대 메이저 영향력은 국내 UF 시장에도 그대로 투영됐다. GE(23%) AsahiKASEI(23%) SINENS(14%) 등 해외업체 국내 시장 점유율이 무려 70%에 달했다. 국내 업체는 에코니티(14%) 코오롱(5%) 시장점유율을 보인 가운데 H2L 제일모직 LG전자가 2011년부터 시장참여에 나선 상태다.

RO 멤브레인은 앞으로 세계 막 시장을 이끄는 차세대 주자로 꼽힌다. 2011년 기준 세계 RO 멤브레인 시장은 8800억 원 시장에 달했다. RO 멤브레인 판매액은 다우·NITTO DENKO가 각각 2억5000만 달러, 도레이와 웅진케미칼이 각각 8000만 달러, KOCH·GE·VONTRON 등이 1억212만 달러를 보이면서 2강2중 구도를 형성했다. 특히 웅진케미칼은 RO 생산능력 세계 3위에 올랐다.

세계 수처리 시장이 황금거위로 떠올랐다. 깨끗한 물 확보가 세계 각국의 분명한 아젠다 인 것도 명확하다. 그리고 총성없는 물 전쟁 전운이 지구촌을 휩쓴다. 물 산업 기술이 앞으로 세계경제의 패권을 좌우하는 신예기라 한다면 너무 비약적인 발상인가?

수처리 기술 앞세워 26兆 국내시장 지키자
외국 메이저 아성에 효성 코오롱 웅진C 등 7개업체 출사표

2020년 26조 원 물 산업시장을 선점하라. 국내 물 산업시장 성장세가 가파르다. 최근 환경부가 발표한 물산업육성전략에 따르면, 국내 물 산업 시장은 2008년 12조 원 규모에서 올해는 17조 원 시장으로 급팽창 할 것으로 전망됐다. 5년 만에 약 42%에 이르는 고성장세다. 그리고 2020년까지 7년간 약 52%에 이르는 초고속성장을 질주하면서 26조 원 시장으로 덩치를 키운다. 2008년 기준 국내 물 산업시장은 상수도 5조4000억 원, 하수도 4조5000억 원, 먹는 샘물 4500억 원으로 나타났다.

물 산업시장의 요체는 수처리 기술이다. 그리고 수처리 기술의 핵심은 막이다. 특히 분리막을 기반으로 한 막여과 기술이 정수처리, 해수담수화 등 수처리 기술의 핵심으로 떠오르면서 물 산업시장의 성장을 주도해 나가고 있다. 세계 수처리용 멤브레인 시장은 2012년 2조2000억 원에 달했다. 2008년 대비 연간 13%씩 고성장을 거듭하면서 물 산업시장을 이끄는 황금거위로 자리매김을 확고히 한 것이다.

수처리 시장을 겨냥한 국내 기업들의 참여가 줄을 잇는다. 2010년을 기점으로 수처리 시장에 뛰어든 업체는 줄잡아 7개사에 이른다. 수처리 기술은 국내 화섬업체가 이끌어왔다. 효성 코오롱인더스트리 웅진케미칼 등 3사다. 여기에 에코니티 H2L 제일모직 LG전자가 가세했다.
그렇지만 국내 수처리 시장은 외국 메이저의 놀음판이다. 지금 외국 메이저 국내 시장 점유율은 70%에 이른다. 7:3을 깨겠다는 토종 기업들의 반격은 역량이 어디까지일까? 수처리 시장 선두주자 효성 코오롱인더스트리 웅진케미칼 3사의 수처리 사업 역량을 점검해 봤다.

효성에바라엔지니어링(주),
에너지 절감형 중공사막 개발 등 정수막 국산화