반도체 용수, ‘확보량’보다 ‘공급신뢰도’…극한 가뭄까지 따져야

반도체 제조 공정의 세정 등에는 대량 초순수가 필요하고, 냉각 등에는 용도별로 다른 수질의 물을 사용하는 만큼, 대규모 반도체 클러스터 용수 대책은 물량 확보 중심에서 공급신뢰도 중심으로 전환할 필요가 있다는 지적이 나왔다. 반도체 생산에는 공정별로 많은 물과 다양한 수질의 용수가 필요해 계획상 필요 수량 확보만으로는 부족하며, 고려 요소도 수량뿐 아니라 원수 수질과 공급 안정성까지 포함돼야 한다는 것이다.

이에 따라 극한 가뭄·기후변화 상황에서도 반도체 생산라인 지속 가동이 가능하도록, 계획상 필요 수량 확보에 그치지 않고 여러 수원을 연계하고 재이용수를 확대하는 한편 AI 활용 댐 탄력 운영이 대책 방향으로 제시됐다. 아울러 기존 발전·농업용 수원의 산업용수 전환 시 비용 부담과 수리권 조정 문제가 발생하는 만큼, 관련 제도 정비가 필요하다는 제언도 나왔다.

강부식 단국대학교 인프라건설공학과 교수는 14일 국회의원회관에서 열린 토론회 '대한민국 반도체 미래지도와 인프라 전략 Part.2 용수'에서 공개된 사업계획과 자체 산정 기준을 적용해 3개 첨단산업 프로젝트의 물 수요를 합산한 잠재 수요를 제시했다. 추산 대상은 용인 반도체 클러스터·충남권 AI·반도체 산업단지·서남권 반도체 산업단지이며, 이들 프로젝트가 계획대로 조성돼 전면 가동될 경우 필요 용수는 하루 약 223만7000톤으로 추산됐다. 세부적으로는 용인 반도체 클러스터 필요 용수가 하루 133만7000톤, 충남권 필요 용수가 약 25만 톤, 서남권 필요 용수가 65만 톤으로 제시됐다. 충남권에는 반도체·디스플레이 산업단지·AI 데이터센터 등이 포함되며, 해당 수치는 사업 규모 등을 토대로 강부식이 추산했다.

강부식이 제시한 223만7000톤은 정부 확정 공급량이 아니고 현재 사용량도 아니며, 향후 사업계획을 전제로 한 잠재 수요다. 특히 실제 시설 규모·가동 계획에 따라 전체 수요는 변동 가능하다. 강부식은 1인당 하루 약 373리터 사용을 가정하면 223만7000톤은 600만 명의 하루 물 사용량에 해당한다고 설명했다.

14일 국회의원회관에서 '대한민국 반도체 미래지도와 인프라 전략 Part.2 용수' 토론회가 열렸고, 토론회 참석자들이 기념촬영을 했다.

토론회에서는 반도체용 물 확보 논의와 관련해 계획상 확보 가능 물량과 실제 공급 능력을 구분할 필요가 있다는 점을 전문가들이 공통으로 지적했다.

김상단 부경대학교 환경공학과 교수는 '65만 톤' 확보 가능 계산과 지속 공급 가능성은 별개라고 밝혔다. 또 반도체 산업 용수는 연평균 유입량 기준 계산만으로는 부족하다고 설명했다.

김 교수는 극한 가뭄 시기 공급 가능 여부에 대한 검토가 필요하다고 말했다. 아울러 기존 생활·공업·농업용수 및 하천유지용수 공급을 전제로 봐야 한다고 밝혔다.

이어 새로운 산업용수 수요가 추가될 경우 각 댐 저수율 변화 분석이 필요하고, 전체 수계 공급 능력 변화 분석도 필요하다고 설명했다.

동일 권역 내 수원들은 장기 가뭄의 동시 영향을 받을 가능성이 있어, 여러 댐을 확보한다고 해서 위험 분산이 비례해 커지는 것은 아니라는 지적이 나온다. 이에 따라 댐 수를 늘리는 방식만으로는 가뭄 위험을 충분히 나누기 어렵다는 설명이다.

김 교수는 개별 댐의 공급 가능량을 단순 합산하기보다 복수 수원의 동시 가뭄을 반영한 전체 시스템의 공급신뢰도를 평가할 필요가 있다고 밝혔다. 또 가뭄 시 비상용수원으로 활용할 물을 산업단지의 상시 수요에 편입할 경우 별도 비상대응 능력이 감소할 가능성도 검토가 필요하다고 봤다.

강 교수는 필요 물량 확보 중심의 계획에서 공급신뢰도와 물 안보 중심의 체계로 전환할 필요가 있다고 밝혔다. 아울러 산업단지별로 수요량과 이용 가능 수원 종류, 수질, 기존 용도가 달라 산업단지 용수 확보에 단일 방식을 적용하기는 어렵다는 점도 제시됐다.

이에 대한 해법으로는 다목적댐·발전용댐·농업용 저수지·하수 재이용수를 연계 운영하는 다중수원 체계가 제시됐다. 여러 종류의 수원을 묶어 하나의 공급망처럼 운영하는 방식이 대안으로 거론된다.

반도체 제조 공정용수 이미지를 제시했다. 안정적 용수 공급은 반도체 생산의 핵심 인프라로 제시됐다. 이미지는 AI 방식으로 생성됐다.

기사는 반도체 생산에 필요한 물 공급을 핵심 기반으로 놓고 공급 안정성을 높이는 방법을 설명했다. 신규 댐 지속 건설보다 기존 확보 수자원을 효율적으로 저장·재이용하는 과제가 중요하다는 내용이다.

강 교수는 홍수 시 불가피한 방류수와 발전 과정에서 하류로 방류되는 물 가운데 활용 가능한 물을 별도로 포집·저장하는 방안을 제안했다. 이를 위해 적절한 위치에 저류시설과 펌프장, 도수관로를 설치하는 요소가 제시됐다.

이 같은 방식은 평상시에는 물을 저장하고 가뭄·비상상황 시에는 산업용수로 활용하는 운영 방식으로 설명됐다. 방류수 포집과 저장이 비상 시 산업용수 확보 수단으로 연결된다는 흐름이다.

아울러 하수와 산업단지에서 발생하는 재이용수의 활용도를 높일 필요가 있다는 의견도 제시됐다. 재이용수는 강우량 변화의 영향을 상대적으로 적게 받는 특성이 있으며, 안정적 공급원 구성에 유리한 장점이 있다고 정리됐다.

김 교수는 하수 재이용수·산업단지 재이용수가 기후 영향이 상대적으로 작은 수원이라고 설명하며, 재이용수를 비상상황 전용 보조수단이 아닌 산업용수 공급 포트폴리오의 주요 축으로 검토할 필요가 있다고 밝혔다.

다만 반도체 공정에서는 원수 수질이 중요한 변수로 제시됐다. 반도체 공정에서는 모든 용수의 초순수 사용이 불필요하지만, 초순수 생산용 원수에 처리 곤란 물질이 다량 포함 시 정제 과정 부담이 확대되고 비용 부담이 증가한다고 설명됐다.

이에 따라 제시된 방안으로는 재이용률 단순 확대보다 공정별 요구 수질을 구분하고, 냉각수 등 상대적으로 높은 수질이 불필요한 용도에 재이용수를 활용하는 방향이 언급됐다.

이어 댐 운영에 AI를 접목하는 방안도 거론됐다. 현재 댐 운영은 홍수기 제한수위와 같은 사전 설정 운영기준 중심으로, 기상예보·유입량·저수상황을 반영해 운영된다. 강 교수는 기후 불확실성이 확대되고 있다고 보고, AI로 기상·유입량·산업 수요를 종합 분석해 운영기준의 더 동적인 조정이 필요하다고 제안했다.

동적 운영곡선(Dynamic Rule Curve) 방식은 기상 전망·예상 유입량·산업용수 수요 AI 분석을 바탕으로 댐의 적정 수위를 조정하는 방식이다. 강우가 많이 예상되는 경우에는 사전 저수공간을 확보하고, 향후 강수량 부족이 전망되는 경우에는 추가 저수를 하는 식으로 운용한다. 이 개념은 홍수 대응과 용수 확보를 동시에 최적화하는 데 초점이 맞춰져 있다.

이 같은 방식은 여러 댐과 저류시설을 연계할 경우 하나의 시스템으로 운영하는 형태로도 확장할 수 있다. 연계 운영의 확장 방식은 기상·유입량·산업 수요에 따라 수원별 취수량·저장량·방류량을 조정하는 것이다.

다만 실제 대규모 산업용수 공급 단계에서는 산업용수 가격 쟁점이 부각된다. 이에 따라 대규모 산업용수 공급 비용의 부담 주체와 부담 규모를 결정하는 과제가 제시된다.

발전용댐의 경우 저수량을 발전 전에 산업용수로 취수하면 발전량이 감소할 가능성이 있고 손실이 발생할 가능성이 있다. 또 발전용댐의 방류량을 축소하는 경우에도 발전량 감소 가능성과 손실 발생 가능성이 있다. 반면 발전 후 하류 방류수를 취수·저장하는 방식은 영향이 상이해 별도 검토가 필요하다.

농업용수를 산업용으로 전환할 경우에는 기존 이용자를 위한 대체 수원 마련 비용이 발생할 가능성이 있다. 아울러 반도체 생산라인에 대한 안정적 용수 공급의 산업적 편익은 일반적 물 이용보다 클 가능성이 있다. 결국 산업용수 가격과 비용 분담을 정할 때는 발전 손실, 기존 용수 이용자 보전 비용, 산업 부문의 편익 차이를 함께 고려해야 한다.

강 교수는 산업용수의 가격과 비용 부담을 정할 때 발전손실과 산업용수 공급 편익, 전환·수송 비용을 통합 평가할 필요가 있다고 제안했다. 또 고부가가치 산업을 대상으로는 수익자부담 원칙을 더 적극적으로 적용할 필요가 있다고 밝혔다.

강 교수는 반도체 산업용수의 성격을 공공재이자 국가 전략산업의 핵심 생산요소로 봤다. 그러면서 생활용수와 같은 기준으로 보기보다 공공성 유지를 전제로 한 가격체계를 검토할 필요가 있다고 제안했다.

강 교수는 이 가격체계에 경제적 가치와 공급신뢰도를 반영할 필요가 있다고 밝혔다. 현재 요금 책정 기준은 최종 사용처보다 원수·정수 등 공급 물 종류를 중심으로 짜여 있으며, 이 같은 구조에서는 산업체 물 사용의 경제적 편익이 요금에 직접 반영되지 않고 있다.

한국수자원공사 관계자도 산업용수의 경제적 편익을 요금체계에 반영하는 방안을 검토할 필요가 있다고 밝혔다. 아울러 고부가가치 창출 산업용 용수 인프라 비용 부담 배분을 검토할 필요가 있다고 제시했으며, 산업 편익과 비용 부담을 연계하는 방향도 함께 제시했다.

대규모 첨단산업의 용수 수요에 신속히 대응하기에는 법·제도 측면에서 기존 물관리 체계만으로 한계가 있다는 지적이 나왔다. 첨단산업 용수 확보를 위해서는 발전용댐과 농업용 저수지를 산업용수 공급에 활용하는 것을 전제로 해야 하며, 이를 위해 기존 용도와 수리권 조정이 필요하다는 과제도 함께 제시됐다.

이 과정에서는 발전 손실과 기존 이용자에 대한 보상 기준 마련이 필요하다고 봤다. 또 다중수원 연계와 홍수·발전 방류수의 저장·재이용을 추진하려면 관련 사업을 뒷받침할 명확한 법적 근거가 필요하다는 점도 짚었다.

입법 방식과 관련해 강 교수는 별도 특별법을 신설하기보다 '국가첨단전략산업 경쟁력 강화 및 보호에 관한 특별조치법' 안에 전략산업용수 특례를 두는 방안을 제시했다. 아울러 물관리기본법·댐건설·관리법·하천법·농어촌정비법 등 관련 법령도 함께 정비하는 방안을 제시했다.

또 다른 과제로는 반도체 생산시설 건설 시점과 용수 인프라 구축 시점을 맞추는 문제가 제기됐다. 이를 위해 산단별 최대·평균 용수 수요와 실제 생산시설 가동 시기를 구체화할 필요가 있으며, 수원 확보에서 인허가, 관로 건설, 운영에 이르는 일정을 서로 연계해야 한다고 봤다.

필요 물량을 계획상 확보하는 것만으로는 충분하지 않다는 점도 강조됐다. 극한 가뭄이 닥치더라도 생산시설 가동을 지원할 수 있는 공급체계를 사전에 검증해야 한다는 요구가 함께 나왔다.

강 교수는 물 확보 방안을 다중수원 연계, 재이용수 확대, AI 기반 수자원 운영 등 기술적 수단만이 아니라 용수의 경제적 가치 관련 제도, 비용 부담 관련 제도, 수리권 관련 제도, 용도 전환 관련 제도 정비와 함께 추진해야 한다고 봤다. 또한 반도체 공정의 팹 가동률과 용수 공급체계의 시점별 동기화가 필요하다고 설명했으며, 수량 확보 중심 기준에서 공급신뢰도 확보 중심의 수급체계·운영 방식 기준으로 정립할 필요가 있다고 밝혔다.

출처: 아이티데일리 (IT DAILY) · 김병주 기자
원문: https://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=241016

참고자료

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