| Home | E-Submission | Sitemap | Contact Us |  
top_img
J Korean Soc Environ Eng > Volume 39(4); 2017 > Article
국내 해수담수화 플랜트 생산수 단가 추정

Abstract

This study was conducted to supply information that can be utilized as data for desalination plant construction in the future by estimating unit cost of water production in the potential site of Incheon, Daesan, Yeosu, Busan, Ulsan and Sokcho in Korea. The production costs in Sokcho and Ulsan were similar to those of Busan and Yeosu. Those four sites showed better economic range due to low construction cost for intake facility compared to Incheon and Daesan. Although the salinity measured in the above 6 sites did not show perceptible effect on the production cost, the difference of seasonal seawater temperature needs to be considered due to the change of flux in reverse osmosis (RO) membrane. It turned out that the most critical parameters are the amortization in a year by the analysis of life cycle and the capacity of plant. Incheon and Daesan showed the difference of production cost up to 29% at the condition of amortization in 25 year, and up to 22% depending on plant capacity. However, the production cost in this study did not take into account of other indirect costs, therefore, this should be considered as the minimum cost.

요약

기후변화를 대비하여 국내 수자원 확보를 위한 해수담수화 플랜트의 필요성이 점차 높아지고 있어 향후 해수담수화 플랜트 건설시 경제적 판단의 근간이 될 수 있는 자료의 필요성도 또한 높아졌다. 이에 본 연구에서는 국내 해수담수화 플랜트 설치가 가능한 지역, 인천, 대산, 여수, 부산, 울산, 속초시를 대상으로 생산수 단가를 추정하여, 향후 플랜트 건설시 참고 자료로 활용이 가능하도록 제안하고자 하였다. 동해바다를 취수원으로 하는 속초와 울산시 생산수 단가는 부산과 여수시의 단가와 유사하였으나, 서해바다를 취수원으로 하는 인천과 대산에 비해 취수시설 건설비용 저감으로 인하여 비교적 경제적인 생산수 단가 범위를 나타내었다. 염도 조건은 비교적 유사하여 생산수 단가에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 사료되나, 계절별 수온 차에 의한 영향은 역삼투막의 생산수량 차이에 의해 높게 나타날 것으로 사료되었다. 가장 크게 생산수 단가에 영향을 미치는 요소는 생애주기 분석 시 적용되는 감가상각 연수와 플랜트 용량이었으며, 인천과 대산의 경우 감가상각 연수에 따라 최대 29%, 플랜트 용량에 따라 22%까지 차이가 발생하였다. 그러나 본 연구에서 추정된 생산수 단가는 간접비 등을 고려하지 않은 것으로 국내에서 생산할 수 있는 최소한의 단가로 고려되었으며, 실질적인 공사 시에는 제시된 생산수 단가보다 증가될 것으로 사료된다.

1. 서 론

상수도의 부족을 겪는 나라는 전 세계적으로 약 26개국에 달하며 통계학적으로 40~50%의 인구가 향후 50년간 물 부족 문제에 시달릴 것으로 예측되고 있다[1,2]. 이러한 배경에 의해 물 부족 문제를 해결하기 위한 새로운 수자원으로서 해수담수화 플랜트의 중요성이 부각되었으며, 해수담수화 시장은 지속적으로 성장되었다. 세계 해수담수화 시장은 2000년 이후 에너지 효율성으로 인하여 증발식에서 역삼투 방식으로 기술변화가 되었다. Desalination Market 2016 [3]에 나타난 바에 따르면, 현 해수담수화 시장에서 향후 90% 이상이 역삼투공정으로 발주되었거나 혹은 발주될 것으로 예측된다. Chang [4]에 의하면 세계 역삼투 플랜트 시장의 규모는 170억 달러까지 증가하였다. 이러한 양상은 역삼투공정의 경제성에 기인하는 것으로 사료되는데, 증발식에 비하여 역삼투공정은 생산수 단가 면에서 약 5.4~29.0% 저감할 수 있는 것으로 분석된다[5]. 또한 Mabrouk 등[24]은 각 공정별 5,000 m3/d 플랜트에서 역삼투공정이 열역학적으로 생산수 단가면에서 다단플래쉬(Multi Stage Flash, MSF), 다중효용법(Multi Effect Distillation, MED)에 비해 각각 51%, 80% 수준으로 분석한 것 외에도 다양한 논문에서 역삼투방식이 더 효율적이라고 발표되었다[6,7]. 이러한 역삼투 공정의 효율성은 고압펌프의 효율 증대, 에너지 회수장치의 개발에 따른 에너지 저감과 역삼투막 성능향상 및 대형화에 따른 단위면적당 플럭스 향상과 이에 따른 에너지 효율성 증대에 기인한바가 크다[8~14].
일반적으로 역삼투 공정의 생산수 단가는 Fig. 1과 같이 건축비, 에너지비, 역삼투막 교체비, 노동비 등으로 구성되나, 여기에는 이를 구성하고 있는 자본구조와 해당 자본의 interest부분은 포함되지 않았다[5]. Voutchkov [15]는 생산수 단가의 구성비와 관련하여 직접비 30-40%, 간접비 10~20%, 전력비 20-35%, 다른 O&M 비용 15-30%로 다른 비율로 구성되는 것으로 기술하였으며, Raucher 등[16]은 인건비 4%, 에너지 36%, 막교체비 4%, 화학약품비 12%, 건축비 37%, 기타 7%로 구성되는 것으로 분석하였다. 각각의 경우 분석을 위해 소요된 data의 종류에 따라서 당연히 차이가 발생할 수밖에 없기 때문에 다른 국가의 프로젝트에 대하여 절대적으로 비교하는 것은 불가능하다. 특히 해수담수화 플랜트에 대한 구성비 중에서 절대적인 비중을 차지하는 전력비와 건축비는 플랜트가 건설되는 지역의 경제력에 의존하므로 적용되는 환경조건에 따라서 달라질 수밖에 없다. 따라서 이러한 조건들을 만족시키기 위해 다양한 디자인의 적용과, 운영 방식을 도입하여 최적화된 해수담수화 플랜트를 설계하는 것에 주된 연구가 이루어지고 있다[17~21].
국내 해수담수화 플랜트는 도서지역을 중심으로 운영되고 있으며, 2014년 기준 총 109개소 총 8,333 m3/d 규모의 플랜트가 운영되는 것으로 조사되나, 이중에서 총 14개소는 운영이 중지되어 있다[22]. 그중에서 수자원공사에서 총 39개소를 수탁 운영하고 있다. 2009년 기준으로 도서지역의 생산단가는 8,794원/m3이나, 생산수의 판매단가는 784원/m3으로 수탁운영관리에 따른 손실이 매년 20억 원에 달하는 것으로 보고되었다[23]. 이와는 별도로 국내 내륙의 해안지역 해수담수화 플랜트는 45,000 m3/d의 부산 기장 플랜트를 시작으로 광양제철소 내에 건설된 30,000 m3/d 플랜트가 있다. 두 플랜트의 경우 생산수 단가에 대한 정확한 수치는 확인되지 않고 있지만, 1,000원/m3 내외로 추측된다. 그러한 이유로 기장플랜트의 경우 국가 R&D의 결과물로 건설되었으며, 광양플랜트는 발전소 온배수를 취수하는 것으로 계획함에 따라 취수시설 건설을 생략하였기 때문에 각각 경제적인 면에서 유리한 면이 있기 때문이다. 국내 해수담수화 플랜트는 생산수 단가 면에서 도서지역과 내륙의 해안지역에 설치된 플랜트가 극단적으로 나뉘어져 있어 전반적인 플랜트 규모 및 지역적 환경에 따른 해수담수화 플랜트 생산수 단가 분석에 대한 명확한 기준점 제시가 힘든 상황이다.
이에 본 논문에서는 향후 지속되는 기후변화에 따른 대체 수자원 확보수단으로서 해수담수화 플랜트의 건설이 지속적으로 추진될 것으로 예상됨에 따라 국내 전반적인 해수담수화 플랜트의 생산수 단가에 대한 고찰을 통해서 해수담수화 건설시 참고자료로 활용할 수 있는 가이드라인을 제시하고자 하였다.

2. 본 론

2.1. 국내 역삼투 방식 해수담수화 플랜트 생산수 단가 결정의 구성요소

2.1.1. 해수담수화 플랜트 설비의 건설 및 운영에 따른 생산수 단가 구성요소

역삼투방식 해수담수화 플랜트의 생산수 단가는 크게 구분하여 Engineering Procurement Construction (EPC)와 Operation and Maintenance (O&M) 비용에 의해 대부분 결정이 된다. 일반적으로 EPC 가격은 건설비(Capital cost) 중 직접비에 해당되며, O&M 비용은 간접비와 건축설비를 제외한 모든 것을 의미한다. Fig. 1은 Global Water Intelligence(GWI)에 보고된 플랜트의 건축비와 생산수 단가 등을 통계화하여 나타낸 것으로 가장 크게 생산수 단가에 영향을 미치는 요소는 건설비용과 에너지 비용이라 할 수 있다. 그러나 실질적인 이런 비용들은 해수담수화 플랜트 건설지의 환경과 플랜트 규모에 의해 크게 영향을 받는다[6,7,15,25~27]. Fig. 2는 Desaldata를 이용하여 추정한 것으로 플랜트 규모에 따라 capital, O&M 비용과 생산수 가격간의 관계를 보여주고 있다. 본 Desaldata를 활용한 가격 추산방법은 Desaldata가 제공하는 세계 각지의 플랜트 정보에 대한 데이터를 기반으로 플랜트 용량별 플랜트 건설비와 가격 정보에 대한 데이터를 추출하여 평가한 것으로 평가 툴은 Desaldata 홈페이지에서 제공한다. 이러한 평가 툴에 비교를 원하는 data를 추가하면, 그에 따른 추정 통계자료를 추출하는 것이 가능하다.
Fig. 2는 50,000 m3/d 이상의 규모에서 용량당 capital cost가 비교적 완만하게 감소하는 것을 보여주고 있지만, 그 이하에서는 규모의 경제성으로 인하여 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다. 다만 O&M 비용은 다른 경향을 보여주고 있는데, 15,000 m3/d까지 증가세를 보이고 있으며 이후 점차 낮아지는 경향을 보이고 있다. 생산수 단가 결정을 위한 가장 중요한 두 개의 요소의 다른 경향으로 인하여 생산수 단가는 일정규모까지는 증가하다가 플랜트 용량에 반비례하는 모습을 보여주고 있다. 일반적으로 생산수 단가계산 시 플랜트 용량, 유입수 염도, 부품소재 종류 등이 영향을 미치지만[26] Fig 2에서와 같이 플랜트의 용량은 특히 핵심적인 요소이므로 이에 대한 기준을 결정하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 1톤당 건설비의 기울기의 변곡점으로 추정되는 50,000 m3/d를 기준으로 10,000, 30,000, 100,000 m3/d 플랜트 규모의 생산수 단가에 대하여 추정하였다.
Table 1Fig. 1의 생산수 단가 결정을 위한 구성 요소를 구분하여 놓은 것으로 플랜트 규모 외에도 해수담수화 플랜트 생산수 단가를 추정하기 위해서 플랜트 건설비용에 따른 감가상각, 전력비, 인건비, 화학약품비 등이 중요하다. 이런 항목들은 국내 정수장 생산수 단가 계산 방식인식 (1)에서 영업비용에 해당된다[29].
(1)
총괄원가=자본비용+영업비용+영업외비용+기타영업 수익+영업외 수익
국내에서 생산수 단가를 계산하기위해서는 원칙적으로 식 (1)에 따라서 자본비용, 영업외비용, 기타영업 수익 그리고 영업외 수익 등이 추가적으로 고려되어야 하나, 본 연구에서 수행하는 범위와는 다른 것으로 판단되므로 고려하지 않았다. 이외에도 농축수 처리비용, 인허가, 환경생태, 폐수/폐기물 처리비용은 적절한 기준단가를 추정할 수 없으며, 생산수단가에 미치는 영향이 크지 않을 것으로 사료되므로 본 연구에서는 고려하지 않았다.

2.1.2. 국내 해수담수화 플랜트 건설을 위한 환경요소

해수담수화 플랜트의 생산수 단가를 위한 1차적인 요소는 해당지역의 염도와 수온의 변화라고 할 수 있다. Fig. 3은 2015년 동해, 서해, 남해의 해수담수화가 가능한 도시 2개씩을 선별하여 염도와 수온변화를 조사한 것이다. 염도와 수온 변화는 2015년 1월부터 12월까지의 변화를 조사한 것이다.
Fig. 3에서 볼 수 있는 것처럼 남해지역을 제외하고 겨울과 여름의 수온 차이가 20℃ 이상 발생하는 것으로 조사되었으며, 인천시에서 최대 25.45℃ 차이가 나는 것으로 조사되었다. 남해지역은 16~18℃ 이내로 남해에서는 기온차가 상대적으로 덜하고 북쪽으로 갈수록 기온차가 많이 난다는 것을 알 수 있다. 이것은 중부지역의 해수담수화플랜트 전력비가 남해지역에 비해 높다는 것을 의미한다. Goosen 등에 따르면, 수온 20℃차이에 따라서 60%까지의 플럭스 차이가 발생할 수 있고, Wilf and Bartels은 같은 플럭스를 위해서 5℃와 10℃에서 약 3 bar, 5℃와 25℃에서 약 10 bar의 차이가 발생하는 것으로 주장하였다[32,33]. 이러한 결과들은 국내에서 해수담수화플랜트 설치 시 중요한 사항 중 하나로 에너지 소모량 최적화를 위해 variable frequency drive (VFD) 설치와 이를 활용한 플랜트 가변 운영을 고려할 것을 의미한다.
염도의 경우 모든 지역에서 상한선이 30 practical salinity unit (PSU) 이상이었으나, 특징적으로 동해안 쪽으로 갈수록 최대 염도가 높아지는 경향이 있으며, 서해안으로 갈수록 낮은 염도의 분포가 나타났다. 따라서 상대적으로 서해안 지역에 건설될 경우 에너지 소요량 면에서 유리할 것으로 보이고 있으나, 각 지역에 따른 염도의 차이가 높지 않기 때문에 국내에서는 해수의 온도가 더 중요한 인자로 판단된다. 각 지역별 더 고려해야 할 환경인자로 취수시설의 경제성과 밀접한 관계가 있는 조위차가 있다. Table 2에서 나타난 것처럼 인천 및 대산의 조위 차는 2015년 기준으로 950 cm, 826 cm로 조사되었으며, 이것은 동해안이나, 남해안에 비해 취수시설 설치를 위해 상대적으로 멀리 설치해야 한다는 것을 의미한다. 인천시를 중심으로 안정적인 10 m 이상 수심 확보를 위해 국립해양조사원에서 공급하는 해도를 통하여 계산하면, 경우에 따라 10 km 내외까지 취수시설 거리를 확보해야 할 수도 있다. 대산은 대산화력발전소를 중심으로 1 km 이내에서 안정적인 수심을 확보할 수 있는 것으로 조사되었다. 다른 도시들은 500 m 이내에서 안정적 수심을 확보할 수 있는 것으로 조사되었으므로 상대적으로 취수시설에 대한 경제성은 남해 및 동해안 지역이 유리할 것으로 사료된다.

2.2. 건설비

Capital cost는 직접비로서 건축비와 함께 설계비용을 합쳐서 구분되기도 하지만, 실제 프로젝트에서는 직접비와 간접비로 구분된다. 간접비는 경우에 따라서 30~50%의 비중을 갖는 경우도 있는 것으로 알려진다[15]. 따라서 실제 플랜트 건설을 고려할 경우 이율, 인허가 비용 등도 함께 고려되어야 하나, 간접비 항목들은 플랜트 건설지의 환경에 따라 크게 좌우되므로 설계를 포함한 순수 플랜트 비용에 대해서만 고려하였다. 아울러 해수담수화 플랜트가 국내에서는 많은 시장이 있는 것이 아니므로 항목 각각에 대하여 직접적으로 계산하는 것이 불가능하였기 때문에 국내 건설된 대형플랜트 2곳과 GWI의 Desaldata 그리고 참고문헌을 통해서 간접적으로 추정하였다.

2.2.1. Desaldata를 활용한 건축비 추정

Table 3은 6개 도시에서의 건축비 추정을 위한 각 도시별 조건을 보여준다. 각 도시별 2016년 기준 부유물질 평균 농도가 동해 3.2 mg/L, 남해 10.6 mg/L, 서해 17.4 mg/L로35) 이를 반영하기 위하여, Table 3에서와 같이 취수시설 조건에 차이를 두었으며, 국내 해상의 염도의 경우 지역적 특성에 따라서 염도가 극히 다르게 분포하며 계절에 따른 변화가 심하여 특정 수치로 대체할 수 없어 가능한 각 도시별 조건에 근접하는 범위로 예측한 데이터를 이용하여 반영하였다. Desaldata를 활용할 때 가장 어려운 점은 온도의 반영으로 현재 시스템 상에서 15℃가 최저점으로 되어 있다. 따라서 국내에서 서해 및 동해의 최저 온도인 2~4℃ 반영이 불가능하였기 때문에, 모든 도시에서 15~28℃를 적용하였다. 2nd pass 용량의 경우 각 운영 조건 및 원수조건에 따라서 상이한 것이 일반적이며 본 연구의 경우 일정한 용량을 선정(2nd pass로 분할되는 생산수의 용량 50%)하여 생산수 단가에 미치는 영향을 일정하게 유지하였다.
Fig. 4Table 4에 나타난 6개 도시를 기준으로 Desaldata를 활용하여 계산한 건축비를 비교한 것이다. Desaldata에서 제공하는 건설비 중 취수시설은 Minimum, Typical, Difficult, Onerous로 구분되며, 여기에는 스크린 설치여부, 비취웰 여부 등이 중요인자로 포함되는 것으로 사료된다. 따라서 각 지역별 특성차이, 특히 부유물질 농도 자료를 반영하기 위해 동해 지역의 도시는 Minimum, 남해지역의 도시는 Typical, 서해의 경우는 Difficult로 반영하였다.
인천, 대산 지역 내 해수담수화플랜트 건축비는 속초나 울산시에 비하여 154~222 $/m3까지 높은 것으로 계산되었으며, 대부분 취수시설과 설계비용에 의한 것으로 사료되었다. 여수와 부산은 염도 차이 외에는 같은 조건으로 속초와 울산시의 건축비와 유사하였다. 이러한 결과는 실질적으로 취수시설 조건이 공사비의 상당부분을 좌우한다는 것을 의미한다. 또한 취수시설에 의한 공사비용 증가는 설계비용 증가를 동반하므로 전체적인 비용 상승의 원인이 된다. Fig. 4(b)는 이러한 상황을 보여주고 있으며, 서해의 경우 취수시설과 설계비용이 전체 비용의 약 22.1~23.4%의 비중을 나타낸 것에 비해, 동해의 경우 12.9~13.8%의 비중으로 계산되었다. 따라서 서해에 해수담수화 플랜트를 건설할 경우에는 같은 플랜트 용량에서는 취수시설 건설비용에 의해 건축비 경제성이 좌우되는 것으로 판단된다.

2.2.2. 국내 플랜트 건설비용으로부터 추정

내륙의 해안지역 내 해수담수화 플랜트는 대표적으로 기장 플랜트와 광양 제철소 내 플랜트가 존재한다. 그 중에서 기장플랜트는 45,000 m3/d 규모의 생활용수 공급을 위한 국내 최초의 대형플랜트로 국내 해수담수화플랜트의 기준을 제시한다고 할 수 있다. 본 연구에서는 기장 플랜트의 기획보고서 자료를 토대로 건축비를 추정하였다. Fig. 5는 기장 플랜트의 공정도와 해수담수화플랜트 사업단 상세기획보고서를 바탕으로 요약한 전체 시공비용 구성을 보여준다[36]. 2007년 당시 플랜트 건설 추정 비용은 취수시설 제외 676억이었으며, 2014년 완공 당시 취수시설 건설을 위해 219억이 소요되어 총비용은 895억이었다. 이 건설비용은 Desaldata를 통해 추정된 약 767억(1550 $/m3)에 비해 17% 높은 것으로 조사되었으나, 취수시설 비용을 뺀 가격은 649억으로 유사한 비용으로 계산된다. 이것은 기장플랜트의 취수시설이 암반을 뚫어서 만드는 비교적 시공금액이 높은 터널 방식으로 건설되었기 때문이며, 국내 해안 환경에 비추어 볼 때 이러한 방식이 적용되는 경우는 거의 없을 것으로 추정된다. 국내에서는 해안가의 모래사장 등이 부족하므로 오픈 취수시설을 설치할 확률이 높고 오픈 취수시설은 비교적 건설비용이 적게 소요된다. 따라서 일반적으로는 취수시설 시공 비율이 기장플랜트보다는 감소할 것으로 사료된다.
유사하게 A시에서 시행된 50,000 m3/d 해수담수화 플랜트 타당성 검토를 통한 추정금액이 Table 4에 나타나 있다. A시는 서해에 위치한 도시로 공정에서 취수시설에 대한 고려는 포함되지 않았으며, 서해안의 특성상 부유물질과 펄의 대량함유로 인하여 Fig. 6에 나타난 것처럼 해수담수화시설 적정설치

Acknowledgments

본 연구는 국토교통부 플랜트연구사업의 연구비지원(과제번호17IFIP-B089914-04)에 의해 수행되었습니다.

Fig. 1.
Composition of the water production cost in desalination processes [16].
KSEE-2017-39-4-169f1.tif
Fig. 2.
The relationship of capex and opex on water price [28] (Conc. 35,000 mg/L, Temp 15-30℃, 2nd pass 50%, SEC 3.5 kWh/m3, Electricity price, 0.08 $/kWh, Interest rate 6%).
KSEE-2017-39-4-169f2.tif
Fig. 3.
The salinity and seawater tempeature of several sites [31] (2015 statistics).
KSEE-2017-39-4-169f3.tif
Fig. 4.
The comparison of construction cost for 6 sites (East sea : Sokcho, Ulsan, West sea : Incheon, Daesan, Refern to www.desaldata.com).
KSEE-2017-39-4-169f4.tif
Fig. 5.
Construction cost of Gijang desalination plant ((a) Flow diagram, (b) construction cost breakdown) [36].
KSEE-2017-39-4-169f5.tif
Fig. 6.
The flow diagram of A site desalination plant.
KSEE-2017-39-4-169f6.tif
Table 1.
Composition of capital and O&M cost [15,30]
Capital cost Direct cost Plant construction cost

Indirect cost (Project engineering and service) Design cost, Pilot test cost
Others (Environmental permitting, Legal services, Financing, Interest etc)

O&M cost Power cost
Chemical cost
Labor cost
Membrane and cartridge filter replacement cost
Waste disposal cost
Environmental monitoring cost
Others
Table 2.
The difference of the height of the tide in 6 sites in 2015 [34]
Site Incheon Daesan Yeosu Busan Ulsan Sokcho
The difference between ebb and high tide (cm) 950 826 372.5 146.5 72 53.4
Table 3.
The variables for calculating the construction cost
Sites Incheon Daesan Yeosu Busan Ulsan Sokcho
Temp. (℃) 15-28
Feed concentration (mg/L) 30,000 30,000 30,000 35,000 35,000 35,000
Pretreatment Difficult
Second pass (%) 50
Intake Difficult Difficult Typical Typical Minimum Minimum
Table 4.
The construction cost for A site desalination plant 50,000 m3/d
Items A site (50,000 m3/d) %
Site preparation 2,574,390 3.5
Construction 32,205,750 43.3
Materials & Devices 30,879,350 41.5
Design 1,800,400 2.4
Test run 1,805,600 2.4
The others 5,188,700 7.0
Total 74,454,190 100
Table 5.
The electric charge for the range of 10,000 to 100,000 m3/d capacity (unit : Won)
Industrial Electric charge Charge I Charge II Charge III
Average Electric charge except basic charge 94.56 89.55 87.90
Average Electric charge for operation power 4.0 kWh/m3 (10,000 m3/d) 108.84 103.28 101.55
Average Electric charge for operation power 4.0 kWh/m3 (30,000 m3/d) 108.75 103.20 101.47
Average Electric charge for operation power 4.0 kWh/m3 (50,000 m3/d) 108.79 103.23 101.50
Average Electric charge for operation power 4.0 kWh/m3 (100,000 m3/d) 108.76 103.20 101.48
Contract electric power 10,000 m3/d (2400 kW), 30,000 m3/d (7,200 kW), 50,000 m3/d (12,000 kW), 100,000 m3/d (24,000 kW))
Table 6.
The standard on the number of staff for water purification plant [49]
Capacity (m3/d) 2,000 5,000 10,000 20,000 30,000 50,000 100,000
The number of staff 5 7 8 10 13 15 20
Labor cost (1,000 ₩) 338,690 474,166 541,904 677,380 880,594 1,16,70 1,354,760
Chemical cost (1,000 ₩) 293,825a) 587,650a) 881,475a) 1,469,125a) 2,938,250a)
276,000b) 782,000b) 1,380,000b) 2,760,000b)

a) calculating by Desalination Market 2010 and Voutchkov [5,40]

b) Calculating by Desalting Handbook for Planners [51]

Table 7.
The construction cost (unit : 106 ₩)
Capacity (m3/d) Incheon Daesan Yeosu Busan Ulsan Sokcho
10,000 23,841 23,841 21,460 21,545 21,291 21,291
30,000 62,481 62,481 56,241 56,464 55,798 55,798
50,000 96,788 96,788 87,607 87,949 86,970 86,970
100,000 174,626 174,626 158,061 158,679 156,912 156,912
The range of construction cost for intake and brine pipe line 10,000 383~542 383~542 184~271 184~271 184~271 184~271
30,000 704~980 704~980 352~490 352~490 352~490 352~490
50,000 923~1185 923~1185 462~593 462~593 462~593 462~593
100,000 1283~1684 1283~1684 641~804 641~804 641~804 641~804
Table 8.
The cost range of 4 core parameter for water price (unit : 106 ₩)
Items 10,000 (m3/d)
30,000 (m3/d)
50,000 (m3/d)
100,000 (m3/d)
15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year
Total water production (104 m3) 5475 7300 9125 16425 21900 27375 27375 36500 45625 54750 73000 91250
Chemicals 3300 3996 4556 9887 11976 13652 16486 19969 22763 32973 39937 45526
Labor 6083 7368 8399 9887 11976 13652 11402 13811 15743 15207 18419 20996
RO moudule 1952 2364 2695 5857 7094 8087 9761 11823 13477 19523 23646 26955
Power 4.0 kWh/m3 16632 20145 22964 49897 60436 68893 83161 100726 114821 166311 201439 229627
3.5 kWh/m3 14522 17590 20051 43657 52878 60277 72758 88125 100457 145526 176264 200930
Table 9.
The range of water price (unit : ₩/m3)
Items 10,000 (m3/d)
30,000 (m3/d)
50,000 (m3/d)
100,000 (m3/d)
15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year 15 year 20 year 25 year
Incheon/Daesan Min. 915 833 714 890 734 630 837 692 595 780 647 557
Max. 956 870 748 930 770 663 877 727 627 819 682 589
Yeosu Min. 868 790 680 841 697 601 795 660 569 742 618 534
Max. 908 826 713 880 733 633 833 695 601 780 653 566
Busan Min. 869 791 681 842 699 602 796 661 570 743 619 535
Max. 909 827 714 881 734 634 835 696 602 782 654 567
Ulsan/Sokcho Min. 865 787 677 838 695 599 792 658 567 739 616 533
Max. 905 823 711 877 730 631 830 693 599 778 651 564

References

1. Jamaly, S., Darwish, N. N., Ahmed, I. and Hasan, S. W., "A short review on reverse osmosis pretreatment technologies," Desalination, 354:30~38(2014).
crossref
2. Qureshi, B. A., Zubair, S. M., Sheikh, A. K., Bhujle, A. and Dubowsky, S., "Design and performance evaluation of reverse osmosis desalination systems: An emphasis on fouling modeling," Appl. Thermal Eng, 60:208~217(2013).
crossref
3. Desalination Markets 2016, Global Water Intelligence(2015).

4. Chang, J.-S., "Understanding the role of ecological indicator use in assessing the effects of desalination plants," Desalination, 365:416~433(2015).
crossref
5. "Desalination Markets 2010," Global Water Intelligence(2010).

6. Karagiannis, I. C. and Soldatos, P. G., "Water Desalination Cost : Literature Review and Assessment," Desalination, 223:448~456(2008).
crossref
7. Glueckstern, P., "History of Desalination Cost Estimations," (2004 http://132.68.226.240/english/pdf/IDS/71.pdf.

8. Campos, C., "The Economics of Desalination for Various Uses," www.rac.es/ficheros/doc/00731.pdf.

9. Yun, T. I., Gabelich, C. J., Cox, M. R., Mofidi, A. and A. and Lesan, R., ""Reducing Costs for Large-scale Desalting Plants Using Large-diameter," Reverse Osmosis Membranes" Desalination189, 141~154: (2006).

10. Lisa Henthorne, P. E., Bartels, C., Bergman, R., Hallan, M., Kanppe, P., Losier, J., Metcalfe, P., Peery, M. and Shelby, I, "Large Diameter RO Technology," www.grahamtek.com.

11. Jonhson, J. and Busch, M., "Engineering Aspects of Reverse Osmosis Module Desalting," www.lenntech.com.

12. Shrivastava, A., Rosenberg, S. and Peery, M., "Energy efficiency breakdown of reverse osmosis and its implications on future innovation roadmap for desalination," Desalination, 368:181~192(2015).
crossref
13. Subramani, S. and Panda, R. C., "Statistical regression and modeliing analysis for reverse osmosis desalination process," Desalination, 351:120~127(2014).
crossref
14. Du, Y., Xie, L., Liu, Y., Zhang, S. and Xu, Y., "Optimization of reverse osmosis networks with split partial second pass design," Desalination, 365:365~380(2015).
crossref
15. Voutchkov, N., "Desalination Engineering Planning and Design," Mc-Graw HillNew York: (2013).

16. Raucher, R. S., Clements, J., Xu, P., Oxenford, J., Ruetten, J., Choto, Z. and Reiss, R., Guidelines for Implementing Seawater and Brackish Water Desalination Facilities, Water Research Foundation and Arsenic Water Technology Partnership(2010).

17. Malaeb, L. and Ayoub, G. M., "Reverse osmosis technology for water treatment: State of the art review," Desalination, 267:1~8(2011).
crossref
18. Jiang, A., Biegler, L. T., Wang, J., Cheng, W., Ding, Q. and Jiangzhou, S., "Optimal operations for large-scale seawater reverse osmosis networks," J. Membr. Sci, 476:508~524(2015).
crossref
19. Alnouri, S. Y. and Linke, P., "Optimal seawater reverse osmosis network design considering product water boron specifications," Desalination, 345:112~127(2014).
crossref
20. JianWang, J., Biegler, L. T., Cheng, W., Xing, C. and Jiang, Z., "Operational cost optimization of a full-scale SWRO system under multi-parameter variable conditions," Desalination, 355:124~140(2015).
crossref
21. Choi, J.-S. and Kim, J.-T., "Modeling of full-scale reverse osmosis desalination system: Influence of operational parameters," J. Ind. Eng. Chem, 21:261~268(2015).
crossref
22. Status of O&M of Seawater Desalination Plant, Ministry of Environment Korea(2014).

23. Seawater Desalination Project, K-water(2010).

24. Mabrouk, A. A., Nafey, A. S. and Fath, H. E. S., "Thermoeconomic Analysis of Some Existing Desalination Processes," Desalination, 205:354~373(2007).
crossref
25. Dore, M. H. I., "Forecasting the Economic Costs of Desalination Technology," Desalination, 172:207~214(2005).
crossref
26. "World Class Desalination Energy & the Environment," www.adelaide.edu.au2011.

27. Lin, S. and Elimelech, M., "Staged reverse osmosis operation: Configurations, energy efficiency, and application potential," Desalination, 366:9~14(2015).
crossref
29. Established Rule on the Calculation for Local Waterworks Charge, Ministry of Government Administration and Home Affairs(2013).

30. Wilf, M., Awerbuch, L., Bartels, C., Mickley, M., Pearce, G. and Voutchkov, N., "The Guidebook to Membrane Desalination Technology," Balaban Desalination PublicationsItaly: (2007).

31. (Report of Real-time Korea Oceanographic Observations, National Oceanographic Research Institute(2015)).

32. Goosen, M. F. A., Sablani, S. S., Al-Maskari, S. S., Al-Belushi, R. H. and Wilf, M., "Effect of Feed Temperature on Permeate Flux and Mass Transfer Coefficient in Spiral-Wound Reverse Osmosis Systems," Desalination, 144:367~372(2002).
crossref
33. Wilf, M. and Bartels, C., "Optimization of Seawater RO systems design," Desalination, 173:1~12(2005).
crossref
34. "Anual Reports by Korea Ocean Monitoring Network 2015, Korea Hydrographic and Oceanographic Agency," www.khoa.go.kr.

35. "The Anual Report on Statics of Oceans and Fisheries 2015, Ministry of Oceans and Fisheries," www mof.go.kr.

36. The Detail Research Planning Report for Center for Seawater Desalination Plant, Center for Seawater Desalination Plant in Gwangju Institute Science and Technology(2007).

37. (The Study on the Optimization Guide for the Construction and Operation of Seawater Desalination Plant, Ministry of Environment, K-Water(2002)).

38. Korea Price Index, www.kpi.or.kr.

39. Hwang, M. H. and Kim, I. S., "Comparative Analysis of Seawater Desalination Technology in Korea and Overseas," J. Korean Soc. Environ. Eng, 38(5)255~268(2016).
crossref
40. Avlonitis, A. A., Kouroumbas, K. and Vlachakis, N., "Energy Consumption and Membrane Replacement Cost for Seawater RO desalination Plants," Desalination, 157:151~158(2003).
crossref
41. Poullikkas, A., "Optimization Algorithm for Reverse Osmosis Desalination Economics," Desalination, 133:75~81(2001).
crossref
42. Lu, Y. Y., Hu, Y. D. and Xu, D. M. and Wu. L. Y., "Optimum Design of Reverse Osmosis Seawater Desalination System Considering Membrane Cleaning and Replacing," J. Membr. Sci, 282:7~13(2006).
crossref
43. Glueckstern, P., Historyof Desalination Cost Estimations," In: Proceeding of the International Conference on Desalination Costing; p. 1~17(2004).

44. Prihasto, N, Liu, Q. F. and Kim, S. H., "Pre-treatment Strategies for Seawater Desalination by Reverse Osmosis System," Desalination, 249:308~316(2009).
crossref
45. "Seawater Desalination Costs," White Paper, WATER REUSE Associtation, Desalination committee, http://waterreuse.org. (2012).

46. Wang, Y, "Optimization of Integrated Seawater Desalination & Salt Production," Environmental Engineering Project, www.researchgate.net. (2014).

47. Voutchkov, N, "How Much Does Seawater Desalination Cost? Texas Noonvative Water 2010, http://slideplayer.com. (2010).

48. "The Amendment for the Assessment Rule on the Status of Operation and Management of Purification Plant," Ministry of Environment, Korea(2008).

49. Membrane Desalination Costs, "Membrane Desalination Costs," American Membraen Technology Association, www.amtaorg.com(2007).

50. Desalting Handbook for Planners, Desalination and Water Purification Research and Development Program Report No, 72(2003).

51. The Method on Assessment and Analysis for Life Cycle Cost, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Korea(2008).

Editorial Office
464 Cheongpa-ro, #726, Jung-gu, Seoul 04510, Republic of Korea
TEL : +82-2-383-9653   FAX : +82-2-383-9654   E-mail : ksee@kosenv.or.kr
About |  Browse Articles |  Current Issue |  For Authors and Reviewers
Copyright © Korean Society of Environmental Engineers. All rights reserved.                 Developed in M2Community