물 부족 현상을 해결하는 방법, 물 부족현상 물 부족문제 해결방안, 물부족 해결 장치

지구 표면적의 약 70%를 차지하는 바닷물은 그동안 지구의 기후와 환경에 중요한 역할을 해왔다. 바닷물은 수증기로 증발할 때 에너지를 흡수하고, 구름이 형성될 때 열에너지를 방출하면서 지구의 기후 시스템에 직접적인 영향을 미친다. 이러한 자연 순환은 지구 생태계의 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.
 
물 부족 현상은 현대 사회가 직면한 중대한 문제 중 하나이며 많은 지역에서 물의 양이 줄어들고 있습니다. 이는 인구 증가, 기후 변화, 오염, 불합리한 관리 등 여러 요인으로 인해 발생하는 현상으로 이러한 원인들은 서로 연결되어 있습니다. 이로 인한 영향은 환경과 사회 전반에 걸쳐 광범위하게 퍼져 있으며 물부족 현상을 해결하는 다양한 방법 들이 고안되고 있어요. 오늘은 물부족 현상을 해결하기 위한 방법을 알아볼게요.
 

물부족 현상의 원인

가장 직접적인 원인으로는 인구 증가가 있습니다. 전 세계적인 인구는 기하급수적으로 늘어나고 있으며, 이는 물에 대한 수요를 급증시키고 있습니다. 유엔의 보고서에 따르면, 2050년까지 전 세계 인구가 97억에 이를 것으로 예상되며, 이로 인해 물 소비가 현재보다 55% 증가할 것으로 보입니다. 이는 특히 농업과 산업 분야에서 극심한 영향을 미치고 있습니다. 농업에서는 식량 생산을 위한 물 사용이 증가하면서, 물 자원의 고갈이 가속화되고 있습니다. 기후 변화 또한 물 부족을 심화시키는 주요 요인 중 하나입니다. 기후 변화로 인해 강수 패턴이 변화하고 있으며, 이는 특정 지역에서 가뭄과 홍수를 발생시키고 있습니다. 이러한 극단적인 기상 현상은 물의 가용성을 불안정하게 만들고, 특히 농업을 하는 지역의 생계에 중대한 위협이 되고 있습니다. 또한, 빙하가 녹아내리면서 중요한 담수 자원 또한 소실되고 있습니다. 이처럼 기후 변화는 물 부족 현상을 복합적으로 악화시키는 역할을 합니다.
 
 

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와카워터

낮과 밤의 기온차가 큰 곳인 사막 같은곳에 설치하여 공기중의 수증기가 그물망에 물방울로 맺혀서 깨끗한 물을 만든다. 수증기가 응결해 그물망에 맺히고, 그 물방울이 아래쪽 물통에 고이면 물을 얻을 수 있다. 밤 사이 추워져 이슬점 밑으로 내려가면 공기 중에 있는 수증기가 응결해 물방울이 된다. 한두 방울의 물은 큰 효용이 없지만, 이를 대량으로 모으면 사람이 마실 식수로 활용할 수 있다.

와카워터

 

와카워터 구조

 
나일론을 촘촘히 엮어 조밀한 그물모양으로 만든 와카워터는 주변 공기 중의 온도보다 그물 소재 온도가 더 떨어지면 물방울이 그물에 맺히는 방식이다. 기본적인 와카 워터 구조물이 세워지면 주변에 캐노피를 두른다. 캐노피는 낮에는 내려서 사람들이 모여서 쉴 수 있는 공간이 될 수도 있다. 와카 나무와 같은 지역 공동체의 소통의 장 같은 역할이다. 또한 물이 쉽게 증발하는 것을 막기 위해 햇볕을 막아 온도를 낮추는 일도 한다. 또한 대나무 등 식물 줄기를 엮어 큰 틀을 만들어두는 탑 모양도 있다. 이 탑 모양 구조물이 앞서 언급한 그물을 둘러싼다. 아래는 물을 받을 수 있는 큰 대야를 놓아둔다. 아주 이른 새벽 그물에 물방울이 맺히면 그 무게로 아래로 내려간다. 물방울이 떨어지면 대야에 받아 식수나 농업용수로 활용하자는 게 와카 워터의 아이디어다.
 

솔라볼

오염된 물에서 물이 증발하여 수증기가되고 수증기가 다시 응결하여 물을 얻는다. 개발도상국의 식수 부족 문제를 해결하기 위해 만든 장치로, 더러운 물을 넣으면 태양열을 이용해 증류시켜 깨끗한 물을 얻는 구 형태의 정수 장치입니다. Solarball은 호주 멜버른 출신의 디자이너 조나단 리(Jonathan Liow)가 만들었는데 대학 시절, 깨끗한 에 접근하지 못하는 개발도상국 사람들을 돕기 위해 Solarball을 개발했어요. 이 장치는 태양열을 이용해 오염된 물을 증류하여 하루에 약 3리터의 깨끗한 식수를 만들어낼 수 있도록 설계되었습니다. Solarball은 단순하면서도 지속 가능한 기술로, 전기나 복잡한 필터 없이도 작동하는 것이 특징입니다.

솔라볼

 

워터콘 Watercone

워터콘은 독일의 산업 디자이너 슈테판 아우구스틴(Stefan Augustin)이 개발한 장치로, 더러운 물이나 바닷물을 깨끗한 식수로 바꿔주는 태양열 증류기입니다. 외형은 투명한 원뿔(콘) 모양으로 되어 있으며 물의 증발과 응결을 이용하여 깨끗한 물을 얻을 수 있는 장치이다. 또한 더러운 물이나 해수를 담수로 바꿀 수 있는데 작동원리는 검은색 원형판에 오염된 물이나 바닷물을 담고 태양 아래 둔다. 태양열로 인해 물이 증발되고 증발된 물은 워터콘의 벽에 응결된다. 워터콘을 뒤집어서 응결된 물방울을 통에 담는다. 이 장치를 이용하면 하루에 1~1.5 L의 물을 얻을 수 있다. 장점으로는 전기나 연료가 필요 없어서 지속 가능하고 환경 친화적 사용이 간단하여 글을 몰라도 쉽게 사용 가능 하루에 약 1~1.5리터의 깨끗한 물을 생성하는 것이 가능하다.

워터콘

 

해수담수화

생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물의 염분을 제거하여 사람들이 사용할 수 있는 담수를 얻어내는 물 처리 과정을 말한다. 담수란 염분이나 특정 성물이 없이 강이나 호수에 있는 물 즉 민물을 말한다. 해수 담수화 기술 중 세계적으로 가장 널리 설치되어 이용하는 것은 증발법으로 작동 원리는 바닷물을 가열하여 물만 증발시킨다. 이때 염분은 같이 증발하지 않는데 증발한 수증기를 모아서 관으로 이동시킨다. 관을 냉각하여 관 안에 물방울이 응결되게 만들고 응결된 물방울을 따로 모은다. 이외에도 역삼투법과 전기투석법, 냉동법 등이 있다.
 
해수담수화는 바닷물을 마실수 있는 물로 바꾼는 것으로 해수담수화 기술은 크게 두 가지 방법으로 나뉜다. 첫 번째는 증류법으로 증류법은 바닷물을 가열하여 염분과 여러 이온을 포함한 물을 증발시킨 후, 이를 냉각하여 응축함으로써 순수한 물을 얻는 방식이다. 이 방법은 1980년대까지 널리 사용되었지만, 가열에 많은 에너지가 필요해 비효율적이며, 화석 연료 사용으로 인해 환경 문제를 유발할 수 있다는 단점이 있다. 그로 인해 증류법은 점차 사용이 줄어들고 있으며, 현재는 더 효율적인 기술들이 등장하고 있다.

해수담수화

 
두 번째로 주목받는 방법은 역삼투법으로 역삼투법은 고농도의 바닷물에 압력을 가해 반투막을 통해 염분을 제거하고 순수한 물을 얻는 방법이다. 이 기술은 증류법에 비해 에너지 소비가 적고, 대규모 담수화 설비에서 주로 사용되고 있다. 역삼투법은 고도의 기술적 발전을 통해 더욱 효율적이고 환경 친화적인 방법으로 자리 잡고 있다.

역삼투 해수담수화

 

안개포집기

아프리카 나미브 사막에 사는 딱정벌레 스테노카라가 물을 얻는 방법을 응용하여 만든 장치로 일교차가 큰 사막에서 딱정벌레는 바람이 부는 방향을 등지고 물구나무를 서는데, 딱정벌레의 돌기에 물방울이 잘 맺히고 이 물방울이 점점 커져 자 기 무게를 이기지 못한 물방울이 미끄러져 딱정벌레의 입으로 들어오게 되는 것이다.

스테노카라 딱정벌레

 
포그캐처는 폴리프로필렌(비닐)으로 만든 망사를 해안이나 산에 설치하여 물을 얻는 장치이다. 작동 원리는 설치된 망사 사이로 안개가 통과한다. 안개가 폴리프로필렌(비닐)에 닿으면서 응결이 일어나 물방울이 맺힌다. 맺힌 물방울은 아래로 떨어진다. 물방울은 아래 설치된 물탱크에 저장된다.
 
안가개 많은 지역에서 그물망에 물방울이 맺히게 하여 물을 얻을 수 있는 장치인 안개포집기 포그캐쳐는 안개가 자주 발생하는 지역에 설치됩니다. 안개는 작은 물방울로 이루어져 있으며, 이 물방울을 포집하여 물로 변환합니다. 포그캐쳐는 일반적으로 특수한 메쉬(그물망) 구조로 만들어지는데 이 메쉬는 안개 속의 물방울을 효과적으로 포집할 수 있도록 설계되어 있습니다. 안개가 메쉬를 통과하면서 물방울이 메쉬에 부딪혀 응집되며 작은 물방울들이 모여서 더 큰 물방울을 형성하게 됩니다. 메쉬에 응집된 물방울은 중력에 의해 아래로 떨어지며, 이 물을 수집하는 트레이나 저장 탱크로 모아집니다. 수집된 물은 저장 탱크에 보관되며, 식수, 농업용수, 가정용수 등 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.
 
포그캐쳐의 장점은 자연적으로 발생하는 안개를 활용하기 때문에 에너지 소비가 거의 없고, 환경에 미치는 영향이 적습니다. 설치와 유지 비용이 상대적으로 낮아, 경제적으로도 효율적입니다. 또한 물이 부족한 지역에서 효과적으로 물을 공급할 수 있어, 지역 주민들의 생활 여건을 개선하는 데 기여합니다.
 
포그캐쳐의 활용 사례는 칠레의 아타카마 사막에서 사용되고 있으며, 세계에서 가장 건조한 지역 중 하나인 아타카마 사막에서 포그캐쳐를 활용하여 물을 공급하고 있습니다. 모로코의 산악 지역에서도 포그캐쳐를 사용하여 지역 주민들에게 물을 제공하고 있습니다. 페루의 해안 지역에서도 포그캐쳐를 통해 안개에서 물을 추출하여 식수와 농업용수로 사용하고 있습니다. 

페루의 포그캐쳐