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화학산업은 수자원을 효율적으로 이용하는데 크게 기여하고 있다.
물은 생명 및 사회 지속에 필수불가결하나 인구증가 및 생활수준 향상, 도시화 현상 등에 따라 물 부족 및 수질 악화, 지구온난화 뿐만 아니라 자연재해, 강우량 편재 등이 발생함으로써 많은 해결과제를 안고 있다.
화학산업은 물 관련 과제에 대해 수처리막, 각종 수처리약품·소재 등 핵심 솔루션을 제공하고 있으며 물 비즈니스 확대에 따라 앞으로 역할이 더욱 커질 것으로 예상된다.
수처리제, 활용범위 광범위하고 효율화
물 비즈니스는 광범위하며 미네랄워터를 비롯한 상수도 공급 서비스, 하수도 처리 서비스, 공장 폐수 처리, 공업용수, 농업용수, 해수담수화 등 다양화되고 있다.
△막 및 펌프 필터, 약품을 공급하는 부재·부품·기기 제조 △수처리 설비의 설계·조달·건설 △설비 운전·유지관리 등이 주요 비즈니스로 부상하고 있고, 특히 화학과 관련 있는 수처리제는 목적에 따라 다양하게 활용되며 단일 약품 또는 복합 약품이 공급되고 있다.
주요 수처리제로는 산·알칼리 완충제를 비롯해 황산밴드, PAC(Polyaluminium Chloride), 염화제이철, 폴리염화철, 고분자응집제, 염소가스, 차아염소산소다, 과산화수소, 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 계면활성제, 산·알칼리, 하이드라진, 실리콘오일(Silicon Oil) 등이 있다.
이밖에 곰팡이 냄새 등을 제거하는 고도 정수처리 방법으로 활성탄, 오존, 생물처리를 활용하고 있다.
황산밴드·PAC, 생산·출하 답보상태
일본은 수처리제 가운데 무기계 응집제로 대표되는 황산밴드와 PAC가 응집제 시장의 90%를 차지하고 있다.
2015년 생산·출하량은 황산밴드가 약 99만9000톤으로 전년대비 1% 감소했고, PAC는 56만3000톤으로 비슷한 수준을 나타냈다.
황산밴드는 수처리용이 대부분을 차지하고 있으며 공업폐수처리용 가운데 제지용이 50%에 달하고 있다.
일본은 동북지방 대지진 직후 공업용 수요가 감소해 제지용이 크게 좌우하고 있으며 10% 이상이 상수도처리용으로 활용되고 있다.
PAC는 일본이 개발한 응집제로 상수·공업용수, 하수·공업폐수 처리용으로 광범위하게 활용되고 있다.
일반적으로 황산밴드와 PAC는 경쟁하는 관계이며 일부에서는 황산밴드를 PAC로 전환하는 작업을 추진하고 있다.
고분자응집제, 관용 수요 안정적
고분자응집제는 알긴산(Alginic Acid), 구아검(Guar Gum) 등 천연계 응집제인 유기계 고분자응집제가 주로 사용되고 있으나 주력은 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide)를 주원료로 사용하는 합성계 고분자응집제로 파악되고 있다.
폴리아크릴아미드는 응집제 수요의 40%를 차지하고 있다.
고분자응집제는 분자의 표면 타입에 따라 아니온계, 노니온계, 카티온계, 양성계 타입으로 구분되며 각각 활용되는 처리 프로세스에 적합한 응집제가 투입되고 있다.
일본은 수요가 3만7000톤 수준으로 지방자치단체 등 관용 수요가 약 2만톤에 달해 안정적인 수요를 확보하고 있다. 반면, 민간용 수요는 경제 상황에 따라 좌우되고 있다.
관용 수요는 탈수 기능을 하는 카티온계 응집제에 집중돼 있으며 하수·배설물 처리 외에 축산 등 유기성 폐수처리에 활용되고 있다.
아니온·노니온계 응집제는 주로 민간용으로 투입되고 있으며 수처리 공정 가운데 응집침전용 수요비중이 높은 것으로 파악되고 있다. 종이·펄프, 도금 처리 등 공업 폐수처리용을 중심으로 공급하고 있다.
철계 응집제, 식품산업 등 신영역 개척
철계 응집제는 무기계 가운데 알루미계 다음으로 수요가 많은 것으로 나타나고 있다.
대표적인 철계 응집제인 폴리황산제이철은 염소를 포함하고 있지 않기 때문에 수처리 시설, 관로 등에 미치는 데미지가 적다는 강점을 보유하고 있다.
응집 능력은 알루미계 응집제와 비슷하며 프록 형성속도 및 원수의 pH에 대한 대응능력이 뛰어난 특징이 있으며 일정 수준의 소취 효과가 있어 여름철에 수요가 신장세를 나타내고 있다.
일본은 수요가 15만톤 정도로 하수·배설물 처리 용도가 50%를 차지하고 있다.
이밖에 제지·펄프 산업 등의 공업용수·폐수처리용 수요가 10% 가량이며 식품산업용 등 미개척 분야에 대한 전개도 기대되고 있다.
또 PSI(Polysilica Iron)는 새로운 철계 응집제로서 시장 투입이 본격화하고 있다. 중합 규산과 철로 구성된 응집제로서 다양하게 활용되고 있다.
비 알루미계 응집제로서 슬러지의 농지 이용 및 상수처리용에도 활용되고 있으며 앞으로 수요가 신장할 것으로 예상되고 있다.
차아염소산소다, 염소산 대책으로 신장
차아염소산소다는 전체 수요의 4분의 1이 수처리용이며 상하수도 및 폐수처리 등 수처리 분야의 살균·멸균을 비롯해 각종 공업용도로 수요가 안정적인 것으로 파악되고 있다.
다만, 수요가 감소세를 지속하고 있어 2016년 1-10월 생산량이 74만8295톤으로 전년동기대비 0.4% 감소한 것으로 나타났다.
그러나 수도의 안전에 필수불가결한 차아염소산소다의 중요성은 변함이 없는 것으로 파악된다.
전국 정수장 가운데 90% 가량이 품질이 뛰어난 특급 및 1급을 사용하고 있으나 최근에는 특히 저염소산·저브롬산을 특징으로 한 특급 수요가 연평균 10% 신장하고 있는 것으로 나타나고 있다.
현재 생산기업은 일부지역에 한정적으로 분포돼 있으나 여름철의 염소산 대책에 유효한 채용실적을 바탕으로 전국적으로 생산기업이 늘어나고 있는 것으로 파악되고 있다.
활성탄, 기후 요인 등으로 수요 감소
활성탄은 입상탄과 분말탄이 있으며 각각 수처리용이 수요의 절반 가량을 차지하고 있다.
입상탄은 주로 고도정수처리 등의 프로세스 장치에 투입돼 사용되고 있으나 분말탄은 상하수도 및 공장 폐수처리 등의 수질에 따라 실시간 투입하는 사용방법이 주류를 이루고 있다.
일본은 2016년 1-10월 활성탄 생산량이 입상탄 2만7271톤으로 전년동기대비 2.3% 증가하고 분말탄 1만5412톤의 7.1% 감소해 총 1.3% 감소한 것으로 나타났다.
입상탄은 도쿄·오사카를 중심으로 한 고도정수처리 정비계획이 대부분 완료됐고, 분말탄은 기후 요인 등으로 내수가 부진했던 것으로 파악된다.
수입은 비교적 높은 수준을 유지하며 2016년 1-11월 수입량이 7만3998톤으로 전년동기대비 0.2% 증가한 것으로 나타났다. 반면, 수출은 중국의 경제침체 영향으로 1-11월 9946톤을 기록하며 대폭 감소했다.
일본, 물 순환 백서로 관련 시책 종합
일본이 2016년 5월 발표한 「물 합환 백서」는 물 순환 관련 시책을 종합적으로 추진하기 위해 제정된 물 순환 기본법 규정에 근거하는 최초의 백서로 물 순환 현황과 과제 및 기본계획이 담긴 시책 활동 내용을 담고있다.
물과 관련한 과제는 수자원 이용, 하천 관리, 수자원 환경, 재해 등과 연관돼 있으며, 지방공공단체, 민간단체, 사업자 등의 다양한 이해관계가 얽혀있는 것으로 파악된다.
물 순환 백서는 유역의 물 순환이라는 관점에서 물 순환 정책을 둘러싼 동향 및 정부가 구축한 시책을 정리해 제시하고 있다.
제1부는 「물 순환 정책을 둘러싼 동향」 주제로 물 순환의 현상과 과제, 물 순환 기본법 제정과 물 순환 기본계획의 책정에 대해 서술하고 있다.
제2부는 「2015년 물 순환에 관한 시책」으로 물 순환 기본계획에 근거한 구체적인 시책을 소개하고 있다.
물 순환 기본계획은 유역 연계, 물의 효율적인 이용 촉구, 과학기술 진흥, 글로벌 연계의 확보·협력, 인재 육성 등을 내걸고 있다.
특히, 수처리 기술에 관해서는 안전하고 양질의 물을 확보하기 위해 WHO(세계보건기구), 식품안전위원회의 최신 과학적 노하우 및 정수 중 검출 상황을 바탕으로 수질 기준의 순차적인 색인을 명기하고 있다.
또 공장·사업장 폐수 규제, 오수처리시설의 적절한 폐수처리, 화학물질의 리스크 관리 등과 함께 수도 원수 수질 등 지역 상황에 적합한 고도정수처리시설 도입 등도 포함하고 있다.
생활폐수 대책으로는 지속적인 오수처리시설을 구축하기 위한 하수도, 집락폐수시설, 정화조의 효율적인 정비를 실시하고, 재생수의 이용 촉진을 위해 보다 효율적인 수처리 기술 활용도 추진한다.
해당 활동들을 실현하면 수처리 관련기업들은 신규 수요가 발생할 것으로 예상된다.
특히, 2018년 국제 물협회(IWA) 국제회의·전시회가 일본에서 최초로 도쿄에서 개최될 예정이고 2020년 도쿄올림픽·패럴림픽 개최에 앞서 도시 수로 등 물 순환 건전화를 위한 검토도 이루어지고 있어 물 선진국을 어필하기 위한 특수가 발생할 것으로 기대되고 있다.
<이하나 기자: lhn@chemlocus.com>
표, 그래프: <물 관련 글로벌 동향>
<화학저널 2017년 6월 5일>
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