2002년 한일월드컵의 성공적 개최로 인한 축구 열풍으로, 인조잔디구장 조성 붐이 형성되어 급격하게 확대되기 시작한 인조잔디시장은 교육부와 국민체육진흥공단의 생활체육 및 체육시설의 선진화 방안에 따른 인조잔디 조성계획으로 지자체 및 학교 등 공공기관이 수요가 보태지면서 가히 폭발적으로 성장하게 되었다. 인조잔디의 사용연한은 보통 7~8년으로 알려져 있으나, 이용이 빈번한 학교운동장, 공공체육 시설의 경우 평균 3~5년으로 짧은 편이다. 잔디파일의 경우 시간이 지남에 따라 물리적 마모 및 충격에 의해 열화가 진행되며, 파일의 탈락 및 인장강도, 인발력 저하, 고무분말 노출로 인한 분진 발생의 원인이 된다. 인조잔디가 깔린 학교는 전국에 1,580여 곳이며, 이 가운데 200여 곳(12.7%)은 사용연한이 다 됐거나 지났으며, 사용한 지 5년이 넘어 노후된 곳도 613곳(38.8%)이나 되어 폐기 인조잔디 처리가 시급한 문제로 떠오르고 있다. 국내 처리방법은 폐기 인조잔디 발생 시 사업장 폐기물로서 위탁, 소각 후 매립하고 있으며, 소각 후 매립 처분에 있어 대부분의 인조잔디와 충전재(고무분말, 규사)를 구분하지 않고 일괄 소각 후 매립하고 있어 자원의 낭비와 자연환경의 파괴가 우려된다. 이에 본 연구에서는 폐기 인조잔디 충전재의 0.5mm이하 미분쇄 가공을통한 TPV용 소재 개발을 위한 연구를 진행하였으며, 원자재 공급업체와 중가 가공처리업체, 최종 제품 수요업체, 총괄 관리기관 간의 업무분장을 통하여 자원 재활용 네트워크를 구축하였다.

우리나라는 2012년을 기준으로 약 1,300여개소의 군부대 사격장, 15개 경기 사격장, 17개 레져용 사격장, 미군부대에서 사용하는 95개 훈련장 사격장이 운용되고 있다. 최근 국방부와 환경부가 공동으로 19개 사격장을 대상으로 토양 오염도를 조사한 결과를 보면, 모든 사격장의 토양이 발사된 탄두의 영향으로 납, 구리, 크롬 등의 중금속으로 심각하게 오염된 사실이 확인된 바 있다. 토양 중 중금속의 존재 형태는 여러 가지로 나타날 수 있는데, 일반적으로 탄피의 작은 알갱이 형태인 중금속 분말 형태와, 분말로 용출되어 토양입자에 흡착 또는 침전물 형태의 복잡한 화합물로 존재한다. 유기물과는 달리 중금속은 장기간 경과 후에도 그 양은 변화지 않으며, 단지 주변 조건에 따라 여러 가지 형태의 다양한 모습으로 존재한다. 대표적인 처리방법에는 물리적, 화학적 방법에 의한 분리 기술과 고정화 또는 안정화 방법에 의한 위해성 저감 등이 있다. 기존 사격장의 중금속오염 토양의 정화를 위하여, 소석회와, 석회석으로 구성된 연속 칼럼 반응조를 통과시킨 다음, pH를 중성으로 조절하기 위하여 pH 조정조를 통과시키는 지하수의 정화방법(시트르산, 아세트산, 옥살산과 같은 저분자 유기산을 주성분으로 하는 용출제용 조성물을 이용하여 토양 중에 투입하여 중금속을 부착시킨 후 제거하는 중금속 오염 토양의 정화방법) 등이 제안되어 왔으나, 이들 방법은 모두 사후적 정화방법에 관한 것으로 완전한 정화가 불가능할 뿐만 아니라 정화에 많은 노력과 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 발사된 탄두를 연소 및 화재의 위험과 토양의 중금속 오염 없이 재활용이 가능한 피탄 받이용(탄두회수용) 충진재 개발을 진행하였다. 이를 통하여 탄두를 원형 그대로 회수함에 따른 고비용 탄두의 재활용이 가능하며, 탄두에 의한 토양 중금속 오염문제를 원천적으로 봉쇄할 수 있을 것으로 기대된다.

한국의 EIP(생태산업단지)는 폐기물, 부산물, 에너지의 산업 공생 네트워크 구축을 촉진하는 국가 지원 사업에 의해, 구현 및 촉진되고 있다. 경상북도는 전자, 기계 철강 산업이 주를 이루며 EIP사업이 활발히 진행되고 있는 광역자치단체 중 하나이다. 본 연구는 경상북도에서 가장 제조업 종사 인구가 많은 기초자치단체인 구미의 산업 폐기물 발생 및 산업공생 현황을 분석하여 향후 EIP 사업 및 자발적인 산업 공생 추진에 필요한 기초자료를 제시하는데 목적이 있다. 구미에서는 2014년 기준으로 1,120.5 ton/d의 산업 폐기물이 발생되고 있으며이 중 65.2%가 재활용되고 있다. 재활용되지 못하고 있는 산업 폐기물은 발생량 기준으로 폐수처리오니, 소각재, 폐합성수지류, 유리 도자기편류 순이었으며 대부분 구미 국가산업단지 내에서 발생하고 있다. 2014년 현재까지 구축된 산업공생 네트워크는 아래 그림과 같다.

최근 건설폐기물의 발생량 급증과 함께 천연골재자원의 대체재로 폐기콘크리트를 활용한 재생골재의 사용에 국가․사회적인 관심이 집중되면서, 이에 대한 관리 및 적정처리에 대한 사회적 중요성이 대두되었으며, 향후 골재자원의 수급불균형 문제에 대비한 장기적 자원수급대책 등을 위하여 자원의 효율적 이용과 절약, 폐기물의 발생규제 및 재활용 촉진을 통한 환경보존 등에 대한 관심이 증가되고 있다. 골재수요는 건설 산업의 지속적인 증가에 힘입어 향후에도 꾸준하게 증가하여 연간 2억 m³ (약 3억 3천만톤) 이상의 수요가 지속적으로 발생할 것으로 예상되고 있으며, 국토교통부의 연도별 골재 채취 실적 자료에 의하면, 2002년의 경우 골재의 허가 채취량은 1억 1,900만 m³에 달하여 골재 수요량인 2억 1,700만 m³의 54.9%를 채취 허가량으로 공급한 것으로 나타나고 있어 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며, 이러한 배경에서 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 건설폐기물 중 발생하는 폐기콘크리트는 발생하는 양이 대규모로 공급 면에서 별 문제가 없고, 그 조성도 시멘트 모르타르와 골재의 비교적 단일 조성으로 되어 있어 파쇄 하여 재사용하여도 콘크리트 자체의 물성을 어느 정도 유지하기 때문에 재활용가치가 높은 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 건설폐기물로 발생되는 폐콘크리트를 이용하여 레미콘업체 및 건설업체 등에서 사용할 수 있는 품질의 순환골재 생산기술을 개발하고자 하였다. 이를 위해 잔골재 회수 process 구축 및 물리적･열적 박리 기술 적용과 최적 운전조건을 도출하였다.

최근 휴대전화와 노트북 PC등 휴대전자기기의 보급과 함께 이온전지의 수요가 해마다 늘어나고 있고, 특히 개인용 휴대장비의 발달과 함께 동력원으로 사용되고 있는 이온전지의 기술이 빠르게 발전하여 왔다. 현재 국내에서 상용되고 있는 리튬이온전지(Lithium Ion Battery)는 거의 대부분 사용 후 폐기되고 있는 실정이며, 대기업 중심의 소형 리튬이온전지 양산에 주력해 현재 세계 2위 수준으로 성장하였지만, 여전히 소재와 부품은 상당 부분 수입에 의존하고 있어 상대적으로 산업기반이 취약한 실정이다. 국내에서도 폐전지 재활용을 통하여 전략 광물인 코발트(Co), 망간, 아연, 니켈 등을 국내에서 원료로 확보 가능하며, 폐전지로 인한 환경오염문제를 해결함으로써 전지 산업의 활성화와 더불어 국내 제조 산업의 경쟁력을 향상할 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐리튬이온전지로부터 코발트(Co)회수 기술개발 및 회수효율 향상을 위하여 공정장비를 제작/최적화 하고, 물리적 처리공정 기술개발을 통한 회수율 향상 및 화학적 처리공정을 통한 최적의 코발트 추출 기술을 도출하였다. 또한 이러한 추출된 코발트(Co)를 이용한 재생 Battery를 제작, 리튬이온전지 평가(Full cell&Coin Cell) 및 인증기관평가(KOLAS)를 통한 검증 과정도 진행하였다. 그 결과 폐이온전지의 물리적 파쇄 공정 기술 및 파쇄기 제작, 추출/회수를 위한 최적의 화학적 처리공정 확립, 폐코발트를 활용한 리튬이온전지 제조기술을 확보하였다. 현재 첨단 소재산업 및 녹색 성장 소재산업에서 희유금속의 수요가 급증할 것으로 예상되며, 이러한 연구개발을 통하여 경제적 효과는 물론, 원료 확보도 가능할 것으로 기대된다.

인산질 비료는 인광석(Ca3(PO4)2)에 물(H2O)과 황산(H2SO4)을 처리하여 생산하고 있으나, 이와 같은 과정에서 형성된 인산･석고 혼합물은 분리･여과과정을 거쳐 인산과 석고로 분리가 되고, 이때 분리･여과에 사용된 필터를 세척하는 과정에서 발생되는 침전물인 인산슬러지 성분은 칼슘(CaO) 14.6±1%, 인(P2O5) 8.0±1%, 미량 요소로 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 황(S)등을 포함하고 있어 비료 성분으로써 활용가치 높다. 하지만 수분(H2O)이 60±5%으로 수분 함유량이 높아 제품 생산 원료 투입이 힘든 실정이다. 인산슬러지를 건조하기에는 비용이 많이 들며, 건조 후에는 분말이라 비료시비에 불편함이 따른다. 인산슬러지(60%)에 비료로서 사용가능한 Dolomite계 폐내화물(부산고토비료, 23%), 40%인산액(17%)과 배합하여 발열 반응을 일으켜 수분을 제거하면서 원형으로 입상화하여 건조하였다. 성분 분석 및 작물 재배시험을 통하여 확인 및 비료로서 사용여부를 확인 하였다. 성분은 수분측정기(105℃, 2H) 및 ICP-OES를 이용하여 비료공정시험법으로 분석한 결과로 수분(H2O) 9.54%, 마그네슘(MgO) 11.51%, 인(P2O5) 17.01%, 캄슘(CaO) 12%로 나왔다. 유해성분은 비료공정시험법과 폐기물공정시험법으로 분석하였고, 납(Pb), 구리(Cu), 비소(As), 시안(CN-), 6가크롬(Cr-6), 카드뮴(Cd), 수은(Hg) 등은 불검출 구리(Cu)는 기준치 이하 나왔으며, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 티탄(Ti)은 비료공정규격에 나와 있는 유해성분 기준 이하로 나타났다. 작물효과시험에서는 대조구와 시험구를 비교시 엽장, 엽폭, 생체중, 엽수 등과 같이 모든 항목에서 비슷한 생육결과를 보였다.

국내 건설 산업용 골재 중 레미콘용 골재의 품종별로 잔골재는 바다모래, 하천모래, 부순모래, 육모래, 산모래 순으로 사용되고 있으며, 굵은 골재는 부순자갈이 대부분 사용되고 육자갈 및 강자갈이 일부 사용되고 있다. 굵은 골재의 경우 부순 자갈의 사용량이 크게 증가되었으며, 잔골재의 경우 바다모래 및 부순 모래의 사용량이 증가되고 있다. 골재수요는 건설 산업의 지속적인 증가에 힘입어 향후에도 꾸준하게 증가하여 연간 2억 m³ (약 3억 3천만 톤)이상의 수요가 지속적으로 발생할 것으로 예상되고 있으며, 국토교통부의 연도별 골재 채취 실적 자료에 의하면, 2002년의 경우 골재의 허가 채취량은 1억 1,900만 m³에 달하여 골재 수요량인 2억 1,700만 m³의 54.9 %를 채취 허가량으로 공급한 것으로 나타나고 있어 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며, 이러한 배경에서 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 국토교통부 골재 허가 채취량은 수요량의 54 % 정도로 부족분의 골재를 충당하기 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있으며 재생골재의 필요성이 크게 대두되고 있다. 국토교통부에서는 재생골재 사용 시 사용비율에 따른 건축물 용적률 완화 규정을 적용하고 있으며, 환경부에서는 재생골재의 사용을 의무화한 ｢건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률(안)｣이 시행되고 있으며 국토교통부에서는 ｢순환골재 품질기준(안)｣ 제안되어 재생골재의 재활용 촉진을 위한 정책으로 적극 추진 및 장려되고 있다. 본 연구에서는 건설폐기물로 발생되는 폐콘크리트를 이용하여 재생기술 개발을 통해 레미콘업체 및 건설업체 등에서 사용할 수 있는 품질의 순환골재 생산기술을 개발하고자 하였다. 이를 위해 발생 폐기물의 성분분석, 재생 process 구축 및 열해리를 통한 박리에 적절한 최적 운전조건을 도출하였다.

제철산업은 대표적인 에너지 다소비업종으로 포스코는 국내 전체 에너지소비량의 10% 이상을 차지하고 있으며 연간 약 7,000만 톤가량의 이산화탄소(CO₂)를 배출하고 있다. 2015년부터 국내에서도 ‘온실가스 배출권 거래제’가 시행될 예정이어서 제철업체는 대내외적으로 온실가스 감축에 대한 요구를 지속적으로 받고 있다. 전 세계는 지금 온실가스인 CO₂ 를 줄이고자 노력하여 포집기술이 가시적인 성과를 보이고 있으나 기업의 입장에서는 환경적인 측면 뿐 아니라 경제적인 측면도 간과할 수는 없다. 산업체에서 나오는 이산화탄소가 포집/재활용되어 부가가치창출의 구조를 만든다면 향후 많은 기업의 자발적 포집과 재활용이 있을 것이다. 이는 환경규제에 앞서 대응함과 동시에 성장 신사업의 기회로서 적극 활용될 수 있으며, OCED 국가 중 탄소배출량 증가 속도가 가장 빠른 우리나라의 CO₂ 의무감축에도 기여하게 될 것이다. 고로부생가스(BFG : Blast Furnace GAS)는 고로에서 코크스가 연소해 철광석과 환원작용을 할 때 발생하는 무색무취의 유독성 가스로 공기보다 무거운 기체이다. 포스코는 철강 제조 공정에서 발생하는 BFG를 전량 회수해 공정 에너지원으로 바로 재사용하거나, 자가발전에 활용하고 있다. 본 연구에서는 고로부생가스(BFG)에서 분리된 CO₂를 재활용하기 위해 성분분석과 순도향상 process를 구축하고 CO₂ 용도 개발의 일환으로 드라이아이스 세정작업 적용 기술을 개발하였다.

고무와 폐플라스틱의 경우 재활용에 있어서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 단순 소각을 통한 열원이용으로 그 경제성은 매우 형편없는 실정이다. 자원 재활용에 있어서 경제성은 매우 중요한 척도이다. 위와 같은 열원이용은 그 처리규모와 폐자원의 형태 및 기능에 대한 제한은 없지만 초기 시설투자비용이 높고 일차원적 소각처리라는 점에서 경제적으로 많은 문제점을 지닌다. 이에 대한 대안으로 90년대 폐타이어의 가공이용 방법이 부각되기 시작하였고 고무블록 및 매트 제작을 통한 탄성바닥포장 재활용 제품으로 각광받기 시작하였다. 그러나 이 역시 폐타이어 재활용 사업을 고부가가치 사업으로 이끌기에는 부족했으며 중국산 수입 고무 칩의 무분별한 사용으로 인한 인체 유해성 문제로 그 시장이 축소되기에 이르렀다. 타이어의 구성요소인 고무와 강철은 현대 산업사회를 이끌어 가는 중요한 자원으로 이를 재자원화 하는 방안은 매우 시급한 실정이다. 현재 해외 선진사례에서는 폐타이어 고무 칩의 미 분쇄를 통하여 이를 재자원화하는 연구개발이 이루어지고 있다. 특히 폐자원을 활용한 복합신소재 개발은 자동차 부품 및 스포츠 용품, 의료용 소재, 기계부품 등과 같은 다양한 분야에 응용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 폐타이어 재활용에 일반적으로 사용되고 있던 Cutting방식에 Shear방식을 도입, 칼날의 모양 및 분쇄드럼 개선을 통하여 기존 분쇄기보다 효율성을 증대시켜 미세 분말(0.5 mm이하) 형태의 고무플라스틱 재생 원료를 생산하는 기술을 개발하였고 또한 폐타이어에 함유된 철심은 재자원화가 가능하도록 하는 분리･선별 process를 구축하였다.