In this study, we analyzed the content of five hazardous heavy metals (Pb, As, Hg, Cd, and Cu) in cement products distributed in Korea over the last five years. The types and amounts of waste inputted into a cement kiln or added as alternative fuels and secondary raw materials were investigated, and the correlation between heavy metal content and input waste were analyzed. The measured heavy metal content in cement products were 26.9-95.0 mg/kg for lead, 6.08-19.15 mg/kg for arsenic, 0.0339-0.2617 mg/kg for mercury, 2.937-4.392 mg/kg for cadmium, and 22.25-267.42 mg/kg for copper. In addition, based on correlation analysis results between the heavy metal content of cement products and added input wastes, major wastes that affected the heavy metal content among the 11 types of waste were iron, coal ash, waste tires, waste plaster, desulfurization gypsum, and waste synthetic resin.

Waste lead-acid batteries are recycled and turned into lead and plastics (polypropylene and ABS etc.) through collection, disassembly, crushing, sorting, and washing. In particular, lead is recovered from the scrap by recycling companies and used as raw material in a smelter. Refined lead from smelters is reused as a raw material in new products. It is highly valuable to recover effective metals from waste lead-acid batteries that contain a significant amount of lead under environmentally sound management. In this study, we investigated the composition change and its cause in the process of use and phased out products to understand the discharge characteristics of waste lead-acid batteries. We also suggest examining the correlation between the waste lead-acid battery and the recovered lead to estimate the potential amount of recoverable lead. Finally, we produced a strategic method for accelerating national resource circulation by comprehending the flow of resources and their residues from wastes and propose it as a policy in baseline data.

산업화가 진행됨에 따라 현대사회는 많은 화학물질이 생산･유통되고 있다. 이 중 유해화학물질은 인간의 건강보호와 환경오염 문제를 야기하므로 체계적인 관리가 중요하다. 우리나라는 유해물질이 함유한 폐기물에 대해 지정폐기물로 관리하고 있으며, 국제적으로는 유해폐기물 중 규제대상 유해물질의 항목을 확대하고 규제기준을 강화하고 있는 추세이다. 이에 따라 국립환경과학원에서는 국제협약 관리대상물질, 국내·외 관리물질, 국내 토양환경기준, 오염사고사례, 재활용제품 관리 규제물질, 시험방법 등을 고려하여 단계적인 확대 방안을 마련하여 제시하였다. 본 연구에서는 제시된 유해물질에 대하여 우선 적용 대상 물질인 불소(F), 니켈(Ni), 아연(Zn)을 대상으로 제안기준을 초과하는 업종을 파악하고 올바로시스템(2014년도)을 이용하여 업종에 따른 폐기물 발생량을 계산하여 지정폐기물 발생량을 예측하고자 하였다. 지정폐기물 발생량 예측을 위한 분석자료는 유해폐기물 목록화 연구사업의 분석자료를 이용하여 신규항목에 대한 폐기물 발생업종을 조사하였으며, 시간에 따른 발생량 변동추이는 고려하지 않았다. 그 결과 불소 50 mg/L, 니켈 11 mg/L, 아연 20mg/L을 용출기준으로 지정폐기물 발생량을 검토한 결과 불소 0.031 %, 니켈 0.130 %, 아연 0.299 %로 전체 폐기물 발생량의 0.374 %로 약 44만톤이 증가할 것으로 예측되었다.

Slag and coal ash were selected to evaluate the recyclability of waste generated during the heat treatment processes. A list of waste types and recyclable types of the two wastes were identified. A recycling environmental hazardous assessment was reviewed step by step. In addition, the hazardous properties of slag and coal ash were investigated, and the chemical components, leaching, and content of harmful substances in the waste were analyzed. The two selected wastes were classified as general wastes. As a result of chemical analysis with XRF, the two wastes did not produce toxic gases in contact with water and show leaching toxicity from the analysis of harmful substances. In addition, waste is often brought into contact with the soil when recycled, so the content of slag and coal ash is analyzed and compared with the 2 region standard of soil; two samples were within the standard. Therefore, the surveyed wastes can be recycled in non-matrix contact types and the recycling purpose and method permitted by the new law is excluded from the recycling environmental hazardous assessment. However, to recycle wastes for new uses, the recycling environmental hazardous assessment is required.

유기용제는 어떤 물질을 녹일 수 있는 액체상태의 유기화학물질을 총칭한 것으로 기름 및 지방 등을 잘 녹이고 휘발성이 강한 것이 특징이다. 폐기물 관리법에서는 사업장에서 발생하는 폐유기용제의 독성, 인화성, 발화성 등으로 인한 인체 및 생태계에 미치는 유해한 영향을 최소화하기 위해 지정폐기물로 관리하고 있다. 또한, 폐유기용제의 종류가 다양하고 혼합되어 배출되는 특성상, 함량에 관계없이 지정폐기물로 관리하고 있다. 그 중에서도 할로겐족 유기용제에 함유된 염소, 브롬 등을 포함하는 유기용제는 소각 할 경우 다이옥신과 같은 독성이 높은 유기염소계 화합물이 생성되므로 1,100℃ 이상에서 고온소각하고, 비의도적 발생을 줄이고자 할로겐화 유기물질 17항목을 설정하고 5%의 함유량 기준을 두고 있으며, 할로겐족을 제외한 그 밖의 폐유기용제는 850℃ 이상에서 일반소각하여 처리하고 있다. 유기용제 분석방법으로 국내의 폐기물공정시험기준 ES. 06601.1 할로겐화 유기물질-기체크로마토그래피-질량분석법과 미국 EPA 8260B(고형폐기물 중 휘발성유기화합물 측정방법, GC/MS), EPA 8015C(비할로겐족유기 물질, GC/MS), EPA 5021a의 헤드스페이스법을 검토하였으며, 또한 일본 JIS K 0125 폐유기용제 중 휘발성유기 화학물 분석법 등의 유기용제 분석방법을 검토하였다. 본 연구에서는 국내 사업장에서 배출되는 그 밖의 폐유기용제의 관리대상 항목 및 관리기준을 마련하여 지정폐기물의 적정 처리 방안을 제시하기 위해, 분석 방법을 검토하였다. 폐기물공정시험기준 ES 06601.1에 준하여 분석하였으며, 분석 장비와 컬럼 조건 등을 비교하여 검토하였다. 희석법으로 전처리한 시료 중 24항목은 VOCOL 컬럼을 사용하여 GC/FID로 분석하였고, 14항목에 대해서는 DB-5MS 컬럼을 사용하여 GC/MSD로 분석하였으나, 14 항목 중 8개의 항목만 분석되었다. 이 중 확인이 어려웠던 항목에 대해서는, 쉽게 휘발되는 유기용제의 성질을 고려하여 전처리 단계가 없는 HS-GC/MSD 방법을 도입하여 추가 검토하였다. 헤드스페이스법을 도입하여 분석한 결과, 확인이 어려웠던 항목 중 몇몇 항목에 대해서는 추가로 검출되었다. MSD의 분석 조건은 거의 동일했기 때문에, 사용된 컬럼의 특성이나 전처리 과정에서의 휘발로 인한 손실 등의 영향이 있을 것으로 보이며, 헤드스페이스법 도입에 대해서는 폐기물 특성에 따른 제한조건 등의 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.

국내에서 폐촉매는 지정폐기물 및 일반폐기물로 분류되고 있으며, 약 98.7%의 폐촉매가 석유･화학, 자동차, 발전업에서 발생되고 있다. 환경부에서 발생하는 ‘전문폐기물 발생 및 처리현황’을 살펴보면 국내 폐촉매 발생 및 처리현황은 매립, 소각, 재활용 처리방법이 있으며, 이 중 수출을 포함한 재활용 비율이 2014년 기준 약 82%로 대부분을 차지하였다. 국내 반입된 폐촉매의 재활용량을 살펴보면 2014년 기준 허가업체･신고업체를 합하여 52,952 ton/yr이 재활용 되었다. 이 중 발생량의 대부분을 차지(2014올바로 실적 기준 92.2%)하는 석유･화학공장에서 발생되는 폐촉매의 경우, 발생량 중 69%가 국내에서 재활용 되고, 23%는 수출(국외 재활용), 8%는 매립처리 되고 있는 것으로 조사되어 현재 발생되는 폐촉매의 92%가 재활용 가능한 것으로 나타났다. 재활용 가능 폐촉매 중 경제성이 낮은 실리카 계통의 폐촉매는 주로 국내에서 시멘트 원료 등으로 재활용 되고 있으며, 경제성이 없는 알루미나 계통의 폐촉매는 경제성이 없어 대부분 국내에서 매립처리 되고 있다. 잔사유탈황시설에서 발생되는 바나듐이 포함된 폐촉매의 경우, 총 발생량 11885 ton 중 51%가 중국으로, 17%는 일본, 9%는 네덜란드로 수출되고 있으며, 23%정도가 국내에서 재활용 되고 있는 실정이다. 기타 재활용 경제적 가치가 높은 백금, 발라듐, 몰리브덴, 코발트, 니켈, 아연 등의 희소금속이 포함되어 있는 폐촉매의 경우 주로 수출에 의해 재활용 되고 있다. 현재 경제성이 없는 폐촉매의 경우 매립처리되고 있으나, 폐촉매에 묻어 있는 기름성분 등은 가연성이므로 현재 단순매립에 의존하고 있는 알루미나계통 폐촉매의 경우 그대로 매립하는 것보다는 가연성분을 소각 후 그 잔재물만 매립하는 것이 환경적으로 더 유리할 것으로 판단된다. 또한 현재 수출로서 재활용실적을 달성하고 있는 실정으로 금속자원의 국외유출을 막기 위하여 국내 폐촉매 재활용 시설의 현황파악과 처리능력을 제고하고 폐촉매 수출입과 관련한 정책을 수립할 필요가 있다.

세계적으로 환경문제를 해결하기 위한 하나의 방법으로 화학제품, 천연원료의 사용을 새롭게 대체하는 연구가 활발하게 진행되어지고 있으며, 이중에서 특히 석유에서 파생된 제품의 사용량을 친환경적인 제품으로의 대체 및 사용량 저감을 위해 바이오 계 그린 제품의 개발이 활발하게 진행되어지고 있다. 석유계 합성 물질인 고분자 재료는 생활과 산업에서 주로 사용되어 이로 인해 발생되는 환경문제 발생되고 있다. 이에 석유계 고분자재료의 사용량을 줄이고 일부분을 대체하여 석유계 고분자 폐기물 발생으로 인한 환경오염을 개선하기 위한 하나의 방법으로 바이오매스인 천연섬유를 적용한 바이오 복합체 연구에 주목하였다. 바이오계 천연섬유강화(FRP) 복합체는 경량, 저비용, 적당한 강도와 경도를 얻는 장점이 있으나, 천연섬유의 표면이 친수성을 가지고 있어 소수성을 가진 폴리머 재료와의 낮은 호환성으로 인하여 제작된 복합체의 물리적, 화학적 특성을 저하되는 큰 문제를 가지고 있다. 또한, 비용/편익과 원료가 되는 바이오매스의 공급이 매년 일정해야 한다는 큰 문제점을 가지고 있다. 현재 전반적인 산업에 적용되고 있는 천연재료는 대부분 목질계 자원이 복합체의 재료로서 사용되어지고 있지만 안정적인 공급이 어렵고 그에 따른 생산성의 결실이 낮거나 비용이 증가되는 문제점을 가지고 있다. 안정적인 공급 및 낮은 가격을 가진 천연섬유를 이용한 섬유강화 재료를 적용한 바이오복합체 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 단일 폴리머보다 낮은 물리적, 화학적 특성으로 인해 충진제 재료로 사용되는 천연섬유의 표면 개선을 개선하는 전처리 공정에 대한 여러 가지 연구가 필요하다. 본 연구는 낮은 가격 및 안정적으로 공급이 가능한 바이오매스 중에서 전 세계적으로 가장 많이 확보 가능한 천연농업 폐기물인 밀짚을 적용하였고, 폴리머와의 결합력을 높이기 위한 표면개선 방법으로 Vapor-phaseassisted Surface Polymerization(VASP: 기상중합법)을 적용하였으며, VASP 처리된 천연섬유의 개선된 특성을 조사하였다. MMA(Methyl Methacrylate) 모노머를 천연섬유의 표면 개선용 재료로 적용하여 VASP 처리한 결과 섬유 각각에 PMMA(Poly Methyl Methacrylate)로 코팅되어 섬유의 표면이 친수성에서 소수성으로 변경되었으며, 열안정성 또한 증가되어 바이오복합체에 충진제로 적용시 물리적, 화학적 특성이 증가될 것으로 예상된다.

최근 원자재 가격 상승 및 자원부족 문제가 높아지면서 자원의 희소성과 특정 국가의 생산 집중도가 높아 자원보유국의 무기화 경향으로 인해 자원에 대한 공급 불안정은 점차 증가되고 있다. 이에 전 국가적으로 자원의 확보를 위해 자원순환에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며, 특히 매년 발생되는 폐기물을 자원화 하는 폐기물 재활용 정책이 강화되면서 재활용에 대한 관심과 기술개발에 대한 활성화가 더욱더 필요한 전망이다. 우리나라는 대부분 광물자원을 대부분 수입(약 97%)에 의존하고 있기 때문에 더욱더 재활용에 대한 산업이 증가되고 있지만 폐기물 자체도 수입에 의존하고 있어 국제 협약과 관련되어 폐기물 수출･입 시 부정적 관리나 유통되는 부분에 대한 관리실태 파악과 국내에서 처리된 폐기물의 물질별 흐름파악이 필요하게 되었다. 수출･입 폐기물 중 국내에서 금속 회수를 위한 재활용량이 가장 높은 폐납산배터리를 선정하여 재활용에 대한 관리실태 파악 및 수출･입 실태를 조사하여 재활용된 폐납산배터리의 물질흐름도에 대해 조사하였다. ‘15년 국내 자동차 등록 대수는 2천만 대 이상이며, 국내등록양이 년 100∼130만대 이상이 증가되고 있다. 국내에서의 발생되는 폐납산배터리는 자동차 노후배터리 교체 및 폐차로 인해 주로 발생되며, 일부 산업용 배터리와 배터리 제조회사의 불량품 및 수입제품의 완구류에서 적은 양이 매년 국내에서 발생되고 있다. 해외에서의 자동차 및 산업용 폐납산배터리의 수입량은 매년 증가되고 있으며, ‘15년 기준 410천톤 이상 국내로 수입되어 재활용 처리되어지고 있다. 그러나 국내로 수입되어 재활용 처리되면서 회수되는 금속자원 및 기타자원에 대한 통계가 명확하게 파악되지 못하고 있다. 본 연구는 국내로 수입되는 폐납산배터리의 재활용 회수 기술 등을 조사하고 수출･입 및 국내 발생량을 산정하여 국내에서 소비 및 수출되는 연괴(납: Pb)의 양과 폐납산배터리를 재활용하여 회수된 폐금속자원 등의 물질흐름을 파악하여 국내에서의 연간 폐납산배터리의 발생량을 추계하고 납산배터리의 재활용을 통한 국내 금속자원 등의 국내 물질별 흐름도 및 국내 대체율(Replacement rate)을 조사하였다.

The chemical leak accidents cause a large number of casualties in the short term and secondary environmental pollution in the long term. In the case of the hydrogen fluoride (HF) leak accident in Gumi City, Gyeongsangbuk-do, Korea, the fluoride ion concentration in crops located near the HF leak accident area was detected to be in the range of 99 ~ 13,029 mg/kg and in woody stems in the range of N.D. ~ 6,789 mg/kg. We also identified the correlation relationship between the range and the contamination degree. The order of degree of fluoride contamination of crops was leaf > stem epidermis > inside the stem. However, in another case of accidental HF leak in Hwasung City, Gyeonggi-do, Korea, because the concentration of fluoride ion in the crops was detected in the range of N.D. ~ 45 mg/kg, it is difficult to make a decision about whether HF affects the crops or not. In this study, with the suggestion of the identification of leak accident impacts by checking the contamination characteristics and condition of HF in terms of diffusion distance from the accident point, we prevent damage from secondary environmental pollution and prepare for similar accidents in the future.

In this study, content and leaching tests of heavy metals (14 items) were analyzed to evaluate the recyclability of the sludge from wastewater treatment facilities. Additionally, this was compared with and examined with the standard of controlled waste, certification standards of compost materials, etc. In the results of the content test, Cr6+ (30.82 mg/kg) of waste from the leather, fur, and textile industries (EWC 04) and Cr6+ (103.13 mg/kg) of waste from the manufacture formulation, supply, and use of coatings (EWC 08) were higher than the proposed criteria of Cr6+ (20 mg/kg). The high level of Cr6+ concentration was observed because of the use of sodium dichromate and chromic anhydride in the materials of dyestuffs and pigments and ink in the EWC 04 and EWC 08 processes. The results on sludge in this study did not meet the standard of the Fertilizer Control Act and quality standard of fuels. In particular, the high levels of Pb and Cd was the main reason.

나노기술은 현재 세계적으로 재료, 에너지, 화학, 바이오 등 각종분야에 적용되는 첨단 과학기술로 발전하고 있고 폭넓은 활용성과 경제적, 사회적 변화와 발전에 대한 기대감으로 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 나노기술의 발전과 다양한 활용을 통해 나노제품이 증가함에 따라 나노물질의 생활환경 및 자연계, 인체로의 노출이 빈번해졌다. 최근 나노물질과 나노제품에 대한 보건 및 환경에 대한 위해성 문제가 꾸준히 제기되거나 소각, 폐수처리 시 나노물질이 완전히 제거되지않고 환경으로 배출되는 등 예상치 못한 부정적 영향이 제기됨에 따라 나노물질 및 나노물질이 함유된 폐기물에 대한 안전관리 방안 마련이 필요하게 되었다. 또한 최근에는 나노물질 자체의 위해성 문제와 함께 나노물질의 생산, 사용, 유통 과정과 나노제품을 사용하는 과정에서 발생되는 나노물질 함유 폐기물에 대한 관심이 증가하였다. 따라서 본 연구는 국내 나노물질 함유 폐기물의 발생 및 배출특성을 파악하고 조사된 국내 나노물질 유통량 현황자료를 바탕으로 조사대상 나노물질 중 SiO2 선정하였다. 국내 산업 업종별 SiO2 함유 가능성이 있는 폐기물을 발생하는 업체를 선정하고 총 12개의 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 폐기물 공정시험기준, 토양오염 공정시험기준에 따라 유해물질의 용출 및 함량 분석을 하였고 XRD, XRF를 아용한 화학물질의 함량을 분석하였다. 또한 입도분석 및 전자현미경(TEM) 분석을 통해 나노물질 함유 폐기물이 일반폐기물과 다른 특성을 조사하였다.

국내의 구제역은 2000년대 이후 4 번 발생하였으며, 2010년 11월 경상북도 안동시에서 발생한 구제역은 5번째로 전국적으로 총 11 개 시도와 75 개 시군구로 확산되어 4,790 개소의 매몰지가 설치되었고, 347만 마리의 소와 돼지가 살처분되었다. 국내의 경우 구제역 발생시 많은 양의 가축사체를 매몰처리 하였지만 그에 따른 환경영향과 오염물질에 대한 자료가 부족하고 국외에서는 영국, 미국, 캐나다를 중심으로 가축사체 처리기술, 매몰지 환경영향평가, 매몰지 처리방법, 가축사체 분해정도, 환경 모니터링 등 관련 분야에 대한 연구가 활발히 추진되었다. 따라서 우리나라에서도 매몰지 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수, 토양의 환경영향, 악취물질, 발생가스, 사체 분해정도 등 신뢰성 있는 자료 확보가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 이러한 배경 및 필요성에 따라 축종비교를 위해 돼지와 소의 사체를 매몰하여 우리나라에서 가장 넓게 분포되어 있는 사양질 토양과 식양질, 사질 토성별로 파일럿 규모 가축 매몰지 5 기를 과학원 연구단지내 설치(‘12.2월)하여 약 3년(2012.2∼2015.2) 동안 매몰사체의 유기물 분해특성, 가스발생, 악취물질, 침출수 발생량, 침출수 농도 변화, 사체분해정도 등을 조사하여 가축 매몰지로 인한 환경영향 및 매몰지 환경관리지침 개선 방안을 마련하고자 연구를 추진하였다. 연구결과 CH4, H2S의 농도는 매몰을 시작한 후 6개월 뒤인 2012년 8월부터 급속하게 발생한 뒤 꾸준히 발생하였다. 특히 사양질 토양에 소를 매몰한 매몰지에서 상대적으로 높은 농도로 나타났다. As, Cd 등 대부분의 중금속은 불검출로 나타났으며, 축종 및 토양에 따른 분해정도를 비교한 결과 소의 경우가 돼지보다 빠르게 분해가 있어났고 시간이 경과함에 따라 사질 〉식양질 〉사양질 토양 순으로 분해가 이루어지는 것으로 판단된다.

최근 에너지 수요 증가로 인한 에너지 수급 불균형, 장기적인 화석연료 고갈 위험성, 기후변화 등으로 전 세계적인 에너지 확보 경쟁이 심화되고 있으며 에너지 안보가 모든 국가의 중요한 문제로 부상하고 있다. 이러한 신재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 그 일환으로 열에너지 이용에 대한 관심도가 증가하고 있다. 특히 다양한 열원을 사용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 열펌프 시스템을 이용한 열회수 기술이 널리 적용되고 있다. 공기, 수열, 지열 등의 열원이 적용되고 있으며, 최근에는 하천수, 하･폐수, 광산 등을 열원으로 이용한 연구 사례가 보고되고 있다. 폐기물매립지는 가용 토지자원 잠식뿐만 아니라 주변환경오염 방지 및 매립 종료 후 사후관리에도 많은 비용이 소요되는데, 일반적으로 폐기물매립지 내부는 혐기성 조건으로 운영되며 매립종료 후 30년 동안 사후관리를 의무화하고 있다. 이에 사후관리기간 단축방안 및 사후관리기간 동안 수익을 창출할 수 있는 부지활용방안이 필요하게 되었다. 유럽에서는 독일, 이탈리아 등을 중심으로 매립지 내부에 공기주입을 통한 폐기물의 분해 촉진 기술에 대한 연구가 증가하고 있다. 강제적으로 매립지 내부에 공기를 주입하여 매립지 내부를 호기성으로 전환시킬 경우 폐기물 내의 유기물 분해를 촉진시켜 사후관리 기간 감소 및 침출수 처리 비용 등을 절감시킬 수 있으며, 온실가스 저감효과도 입증되어 최근 CDM 사업으로도 적용되고 있다. 이와 별도로 적정 공기 및 수분의 주입은 폐기물매립지 내부 유기물질의 분해를 극대화할 뿐만 아니라 유기물 분해를 통한 열 발생도 증가시키고 있다. 이에 매립지 내부로 공기주입 시 폐기물의 안정화뿐만 아니라 매립지에서 발생하는 가스의 온도(약 50-80℃)에 주목하고 있다. 폐기물매립지에서의 열에너지 활용 가능성을 A 매립지를 통해 산출하면 A 매립지는 2011년까지 1,145,000톤의 생활폐기물을 매립하였으며, 이중 복토재, 수분, 불연성 물질, 그리고 일부 분해된 가연성 물질을 제외한 잔존 가연성 물질의 함량을 30%로 가정하면 가연성 물질의 양은 343,500톤으로 산정된다. 가연성 물질 중 가연물 함량 50%, 가연물 함량의 원소조성 중 탄소함량 50%로 가정하고 탄소성분에서도 미생물에 의한 분해 가능 탄소와 고정탄소가 있으며, 생분해가능 유기탄소를 60%로 가정 시 생분해가능 유기탄소의 양은 51,525톤이다. 생분해가능 유기탄소 1g당 24 kJ의 열이 배출된다고 가정하면 유기탄소가 호기성 조건에서 분해 시 발생 가능한 잠재열량은 1.24×1012 kJ(2.95×1011 kcal)을 가지게 된다. 이를 열펌프 회수가능열량을 3%로 가정하면 열량은 8.85×109 kcal이며, 난방부하용량 207,8 kW 열펌프의 필요 열량을 1년에 378,432 Mcal로 가정하면 열에너지 회수가능 연한은 약 23년으로 나타나게 된다. 열펌프와 화석연료의 경제성에 대하여 동일열량을 기준으로 살펴보면 전력가격은 산업용 판매단가는 106.83 원/kWh로 전력 1 kWh는 최종사용자 기준으로 860 kcal/kWh이므로 1 Mcal당 91.9원으로 열펌프 난방성능계수를 3.0으로 가정하였을 경우 열펌프의 에너지 비용은 30.6 원/Mcal로 산정된다. 이를 등유와 경유에 비교하면 등유는 1,092 원/L(발열량 8,950 kcal/L), 경유는 1,260 원/L(발열량 9,050 kcal/L)로 가정하였을 때 등유의 비용은 122.0 원/Mcal, 경유는 139.2 원/Mcal로 나타나 등유와 경유를 열펌프 사용으로 대체하였을 때 약 4배의 에너지 비용을 절감시킬 수 있다.

최근 에너지절약 및 대체 에너지 자원 확보, 환경보호 등의 관점에서 안정적이고 친환경적인 신․재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며 그 일환으로 지열에너지 이용에 대한 관심도 높아져, 국내에서는 2000년경부터 지열의 활용이 이루어지기 시작했다. 특히 열펌프(Heat pump)의 개발 및 발달로 저온의 열에너지 활용이 가능하게 되면서 다양한 열원을 대상으로 열에너지가 활용되고 있다. 열펌프 시스템은 다양한 열원을 적용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 대표적인 고효율 에너지 기기이다. 열펌프를 이용하여 얻어지는 에너지 효율은 결국 열원측에서 얻을 수 있는 열원의 온도에 따라 결정되는데 주로 공기, 수열, 그리고 지열 등의 열원이 적용되고 있다. 이에 최근에는 하수열, 소각시설 등 환경기초시설 내의 미활용 열원을 대상으로 한 열펌프의 적용사례가 보고되고 있으나, 폐기물매립지의 경우에는 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 폐기물매립지 내부로 공기 주입 시 발생하는 가스를 열원으로 한 열펌프의 적용 가능성을 평가하기 위한 기초연구로서 호기성 매립지 열원 회수 시스템을 실제 폐기물매립지에 설치 후 현장 실험을 하여 시스템 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구 대상 매립지인 A 위생매립지는 경상북도에 위치한 계곡형 매립지(매립면적 56,500 m², 매립용량 1,278,000 m³)이며, 공기주입을 통한 추출가스 열 에너지의 이용 가능성을 평가하기 위해 호기성 안정화 장치, 열펌프, 축열조로 구성된 시스템을 설치하였다. 대상 매립지에 설치된 호기성 안정화 장치는 송풍기, 공기주입용 수직정, 가스 추출정, 바이오필터 등으로 구성되어 있다. 공기주입량은 100 m³/h이며 바이오필터에 투입되는 가스 추출량은 공기주입량과 동일하게 하였다. 가스 추출정은 공기주입정과 5m 거리를 두고 설치하였다. 매립지에서 추출된 가스는 열펌프의 부식을 방지하기 위해 바이오필터(우드칩)를 통해 암모니아와 황화수소를 제거된 후 열펌프에 투입되도록 하였다. 열펌프에 투입된 추출가스는 우선 증발기에서 냉매(R407)와 열교환을 통해 열에너지를 뺏기게 되며, 열을 흡수한 고온저압의 냉매는 압축기를 통해 고온고압의 상태가 된다. 이후 응축기를 거치면서 축열조로 순환하는 물과 열 교환하여 열에너지를 물로 전달하고 열을 빼앗긴 냉매는 저온고압의 상태로 팽창펌프로 들어가 저온저압의 상태가 되어 다시 증발기로 순환하게 된다. 축열조는 열펌프로 얻어지는 열에너지를 저장하는 것으로 물이 순환하여 열에너지를 저장하며 열펌프의 순환이 계속될수록 축열조의 온도는 상승하게 된다. 열펌프의 용량은 3 RT(Refrigeration ton)이며, 가스-냉매-물 방식이다. 실험결과 추출가스의 온도는 30-39℃를 나타났으며, 증발기에서는 평균 7.63 kW, 응축기에서는 평균 10.18 kW의 열량을 흡수하여 외기온도에 따라 증발기와 응축기 내에 유･출입되는 유체의 온도는 변화하였지만 안정적으로 열량을 흡수한 것으로 나타났다. 전력은 평균 3.1 kW가 소비된 것으로 나타났다. 열펌프의 난방성능계수(Coefficient of performance, COP)는 평균 3.2로 열펌프에 전력 1 kW 소비 시 3.2 kW의 열량을 발생시키는 것으로 나타났다. 기존 공기열원 열펌프는 외기온도가 낮은 동절기에는 COP가 낮아지는 문제점이 있으나 호기 성매립지의 경우에는 동절기에도 가스의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 외기온도 저하에 따른 COP저하는 크지 않을 것으로 판단된다.

현행 폐기물관리법 시행규칙에 광재류의 재활용 기준 및 구체적인 재활용방법은 있으나 배출자(또는 재활용하려는 자)의 재활용용도 및 방법확대에 대해서는 제한적이며, 특히 성토재, 도로기층재 등 토양에 직접 사용할 경우 환경 및 건강에 미치는 영향, 매립시 광재류의 유해특성, 유용자원의 회수 등에 대한 구체적인 내용은 미흡하다. 또한, 비철금속공정별 발생하는 분진, 슬러지, 광재류 등의 특성에 따른 재활용 방법, 환경에 직접 재활용할 경우 지하수, 토양, 지표수 등에 미치는 영향을 평가하는 방법을 정립하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 비철 광재류 재활용확대 및 환경오염방지를 위해 중금속 함량 및 용출특성을 조사하였다. 본 연구에서는 천연광물을 원료로 수입･제조･사용한 후 발생하는 비철 광재류 5종(망간, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)에 대한 중금속 함량 및 용출 농도를 조사하였고 이에 따른 비철광재류의 재활용을 위한 기초 조사로 중금속류 특성을 조사하였다. 비철 광재류의 용출농도는 폐기물공정시험법에 따라 전처리 및 기기분석을 하였다. 함량농도는 EPA 3051법에 따라 전처리 후 기기분석을 하였고, 불소와 시안 등은 토양오염공정시험방법에 따라 측정하였다.

대한민국에서 소모되는 광물은 대부분 수입에 의존하고 있으며, 수출입 통계에서 확인된 양은 전체 사용량의 약 97%를 차지하고 있다. 이렇게 수입된 천연 광물들은 국내에서 필요한 물질로 사용하기 위하여 물리적 화학적 처리 혹은 분쇄나 파쇄하는 과정을 거치게 되면서 다양한 형태의 무기성 광물 잔재물(석탄재, 슬래그, 폐석고, 광재류 등)로 발생되어 이를 처리해야 하는 문제를 야기시키고 있다. 폐기물을 배출하는 사업자는 발생된 폐기물을 단순 육상매립이나 해양배출로 처리하는 것보다는 여러 가지 용도로 재활용 하려는 노력을 하고 있으나 실재로 재활용에 적용되어 처리되는 양이 적거나 매우 한정적이며, 재활용되는 부분을 제외한 대부분의 양이 육상매립이나 해양배출 혹은 사업장 내에서 적치시켜 보관하고 있어 폐기물 관리에 많은 비용을 소요하고 있다. 또한 2016년부터 광물성 폐기물은 해양배출이 전면 중지될 예정이고 매년 육상 매립 되는 폐기물의 종류나 양을 줄이고 있는 실정이기에 기관 및 대학에서는 폐기물을 재활용하기 위한 연구를 매년 진행하여 새로운 재활용용도 및 방법을 제시하고 있지만 실제로 적용되기에는 여러 가지문제(재활용시설의 부재, 재활용 된 제품의 수요처 부족 등의 이유)로 인하여 이전부터 재활용 되었던 용도로만 적용하여 재활용 되고 있는 실정이다. 우리나라에서 적용되고 있는 ‘폐기물 관리법’에서 폐기물 재활용용도를 설정하고 개정하면서 재활용 방법과 특정 기준을 지정하고 있지만 폐기물의 종류에 따라 고유의 데이터를 기초하여 검토되어야하기 때문에 폐기물처리의 목적 및 사용 방법의 설정 처리에 오랜 시간과 예산이 요구된다. 재활용의 사용 목적은 기능성 측면과 환경적 측면에서 고려되고 있기 때문에 기능적 측면에서는 제품의 특성에 따라 다양화 될 수 있지만, 환경측면적인 재활용에서는 폐기물이 환경에 미치는 영향과 특성을 고려하여 재활용 표준을 구체적으로 제시하지 않기 때문에 다량으로 폐기물을 재생하거나 새로운 폐기물에 대한 재활용 표준이 적용되는 경우에 따라서 환경 특성의 평가를 위한 방법론적인 문제가 발생 될 수 있다. 본 연구에서는 표준 재활용의 필요성을 인식하고, 세 종류의 석고 폐기물(인산, 티탄, 탈황)의 재활용에 관하여 환경기준과 새로운 재활용용도를 제안하기 위하여 연구되었다. 연구 순서는 첫 번째로 세 가지 유형의 석고폐기물을 선정하고, 두 번째로 폐기물 발생 사업장을 선정 및 샘플 채취, 세 번째로 채취된 샘플을 특성(pH, 중금속 함량, 수분 함량, 유해물질 함량 등)을 조사하여 세 가지 석고 폐기물에서 발생되는 유해물질을 확인하여 신규 관리 항목 추가 및 국외 재활용 사례들과 비교하여 국내에서는 적용되지 않은 새로운 재활용 용도를 제안하였다.

Laws and regulations of radioactive waste management related to the Exemption system and the Clearance systembetween governing authorities in Korea and Japan were investigated to suggest better management of radioactive waste.Above both system, very low levels of radioactive wastes which have negligible risk can be decided on being Exclusionsystem and classified as a non-radioactive waste. As a result, the Exemption systems between two countries were similar,whereas the Clearance systems were different. With regard to laws related to the Clearance, Japan specify providinginformation and feedback among relevant authorities, but there is no specification in Korea. In addition, this study suggeststo develop accredited analysis methods to improve the accuracy and reproducibility of the measurement, because twocountries have not established the national accredited analysis method for determining the concentration of radionuclide.

The innovation in this study is the complexation of Erianthus fibers (Erianthus arudinaceus) with compatibilizer inPP by extrusion, to produce a material with an improvement in mechanical properties. The aim is to provide a general-purpose material from biomass that does not compete with food as an alternate material from the petroleum base.Erianthus is a cellulose resource crop which is a source of bio fuel, is inedible, highly productive and promising energyresource, there has been little report on its use as a material. It also is a cellulose resource crop with a high productivityas a fiber reinforcement material with low environmental load. Development of Erianthus fiber reinforced polypropylene(PP) composite material was reviewed. Erianthus fiber was pulverized and the powder was sorted by sieve size, whichwas put through the process of complexation with polypropylene using a twin-screw extruder. The mechanicalcharacteristics of the obtained composite material were evaluated by conducting a tensile strength test and a bendingtest. As a result of using the classified fiber as the filler, it is found that the difference in the surface area of the fiberhas a great effect on the mechanical properties and the thermal decomposition properties. It is found to be sufficientlyfeasible to make Erianthus function as a polypropylene fiber reinforcement element by controlling the size of Erianthusfiber.

Silica fume is a by-product generated in an electric arc furnace during the silicon, ferrosilicon, and other metal alloy manufacturing process. Prefabrication mineral additives such as fly ash, blast furnace slag and silica fume are commonly used as binder materials to improve cement quality, and to reduce cement consumption. Especially silica fume which has a high level of long-term chemical durability is most widely used in high-performance concrete. However, Korea relied 100% on imported silica fume, which is more expensive than other admixture, until 2014. So far, many studies have been conducted on the effects and performance of silica fume used in concrete or replacement material like metakaolin and blast-furnace slag. With the construction of ferrosilicon plant in Korea, silica fume, a by-product of ferrosilicon production process, has been generated as a new industrial waste. Waste products like silica fume contain heavy metal, hence its use as admixture could increase heavy metal contents in concrete. Therefore, to evaluate the environmental hazards of silica fume, when it is assumed to have been exposed to the environment, content analysis and leaching tests for pH, loss on ignition and trace elements (CN, Cr, Cr6+, Cu, Cd, Pb, As and Hg) in silica fume were conducted. The results of pH analysis and loss on ignition test were 2.18 ~ 7.39 and 0.9 ~ 2.1%, respectively. Analysis found that levels of race elements in silica fume produced in Korea were lower than Korean standards set out for designated waste.

우리나라는 현재 ‘폐기물 관리법’의 지정폐기물은 11종으로 대분류되고 74종으로 세분화 되어 있어서, EU 및 미국에 비하여 폐기물 목록의 분류가 세분화되어 있지 않고 포괄적으로 관리 되고 있다. 따라서 관리대상 유해폐기물의 항목이 적으며 유해특성의 적용범위가 제한적이고, 배출원 정보가 결여되어 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고, 국제적 동향에 발맞추기 위해 폐기물 분류를 업종별, 공정별, 유해성분 등에 의해 명확히 분류해야 한다. 폐기물 목록 분류를 통해 폐기물 관리가 효율적으로 이루어 질 것이며, 폐기물 분류의 오류를 방지하고 국제적 환경변화에 발맞추어 대응 할 수 있을 것이다. 지정폐기물로 관리되고 있는 광재폐기물의 최근 발생량은 2008년부터 꾸준히 증가하고 있다. 연도별 광재의 연간발생량11)은 2007년 13,497 ton, 2008년 25,295 ton, 2009년 12,776 ton, 2010년 12,773 ton 그리고 2011년 15,112 ton 으로 평균 15,890 ton 이다. 또한, 2011년도 광재의 연간 처리량은 재활용이 9,386.6 ton, 매립 301.7 ton, 기타 처리 및 이월보관 합산량은 5,566.7 ton 으로 나타났다. 광재의 관리는 현행 폐기물 관리법12)에서 지정폐기물에 함유된 유해물질 7항목 (Hg, Pb, Cd, As, Cr6+, Cu, CN)에 대해 용출 시험에 의한 규제 기준으로 관리하고 있으며, 함량기준 및 시험방법은 마련되어 있지 않은 실정이다. 지정폐기물에 함유된 유해물질 기준은 Pb 3 mg/L, Cu 3 mg/L, As 1.5 mg/L, Hg 0.005 mg/L, Cd 0.3 mg/L, Cr6+ 1.5 mg/L, 그리고 CN은 1 mg/L 으로 관리되고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 발생량이 증가하고 있는 사업장 배출시설계 폐기물 중 광재류의 용출 및 함량특성을 조사하였다. 이에 따라 국내 열처리 공정 22개 사업장 25개 시료를 채취하여 무기물질류 7항목(Cr6+, Cd, Cu, Pb, Hg, As, CN)을 용출 및 함량분석하였다. 광재의 배출특성 조사결과 일반 폐기물로 관리되는 광재 중 폐기물관리법 용출기준을 초과하여 지정폐기물로 관리가 필요한 시료 (2건/13건)와 이와 반대로 지정폐기물에서 일반폐기물로의 관리가 필요한 시료 (11건/12건)가 있는 것으로 조사되었다. 이러한 분석결과에 따라서 일반/지정폐기물 가능성이 있는 광재에 대한 장기적인 모니터링이 필요하며, 향후 국내에서 발생되는 광재의 효율적인 관리를 통한 지정 및 일반폐기물 처리 체계를 보완해야 할 것으로 판단된다.