To improve the management of the transboundary movement of waste, the management system for the transboundary movement of hazardous waste in both Korea (Republic of) and other foreign countries was reviewed. It was found that, for the improvement in the listed waste, the revision of the HSK code for waste and the strategy for international situation should be considered in Korea. The listed waste in Korea was found to be lacking the detailed classification to accommodate the listed waste of Basel Convention. Therefore, it is necessary to improve the listed waste in Korea in accordance with the listed waste of the Basel Convention. The HSK code for waste should be revised to identify the different type of items between a new item and a used item. Hence, it is necessary to subdivide the HSK code for used goods and wastes. Each country has amended its laws and management systems for securing resources globally and for protecting the environment in its own country. Finally, the strategy for the international situation should be intensified in the management of transboundary movement because the prohibited wastes in transboundary movement were suddenly expanded in China.

Using a mixture of sewage sludge and woody waste, optimal conditions for the bio-briquette process of carbonization residue were evaluated by compressive strength and bulk density. For the bio-briquette process, the optimal conditions were determined to be a molding temperature of 110oC and a moisture content of 10%. As the lignin in the carbonization residue can be used as a natural binder because of its plasticizing property, the bio-briquette process uses this property. To increase the compressive strength to >3.50 MPa, binders such as polyvinyl alcohol (PVA), guar gum, and starch were mixed in the carbonization residue. At 3 wt.% of PVA, 3 wt.% of guar gum, and 5 wt.% of starch, the conditions of binder usage were evaluated. To examine the cost in the bio-briquette production with the addition of the binder, the proportion of binder cost for the bio-briquette production were evaluated at 9.2% for PVA, 8.6% for guar gum, and 3.3% for starch, and starch was determined to be the best binder for the bio-briquette process.

2006년 기준 폐기물 처리량 중 매립량은 9,945 천톤, 소각량은 6,940 천톤이었으나 2015년 기준 폐기물 처리량 중 매립량은 13,797 천톤, 소각은 9,524 천톤으로 꾸준히 증가하고 있다. 환경부는 이러한 매립, 소각되는 폐기물 중 약 56%가 재활용 가능한 것으로 발표하였다. 이러한 국내적 상황을 염두 하였을 때, 자원으로 사용가능한 폐기물을 단순 매립 및 소각하는 것은 바람직하지 않다. 많은 선진국은 이미 이러한 폐기물 문제, 자원위기, 에너지 및 환경에 대한 문제를 극복하기 위해 1990년대부터 자원순환사회로 전환하고 있다. 특히, 오스트리아, 프랑스, 폴란드, 스웨덴, 영국 등 선진국들은 매립세 및 소각세를 도입하여 자원순환사회로의 전환을 꾀하였다. 오스트리아의 경우 오염된 부지를 정화하기 위하여 1989년에 매립세를 도입하였으며, 폐기물 종류에 따라 매립세는 다르게 책정되어 있다. 반응성 폐기물에 대한 매립세는 2003년 43.6 euro/ton에서 2004년 65 euro/ton로 증가하였다. 그 결과 매립률은 30.1%에서 11.8%로 크게 감소하였다. 이후 반응성 폐기물에 대한 매립세는 2005년 65 euro/ton에서 2006년 87 euro/ton으로 증가하였으나 매립률은 11.3%에서 9.9%로 약간 감소하였다. 따라서 매립률 감소를 위한 매립세는 적정하게 책정되어야 한다. 환경부에서는 폐기물의의 발생 억제 및 발생된 폐기물의 순환이용과 적정한 처분을 촉진하여 환경을 보전하고 지속가능한 자원순환사회를 만들기 위해 자원순환기본법이 제정하였으며, 2018년 1월 1일부터 시행될 예정이다. 자원순환기본법의 주요 내용으로 자원순환 기반 구축, 자원순환 촉진 수단, 자원순환사업지원 등이 있다. 이중 자원순환 촉진 수단으로는 재활용외의 매립 및 소각 폐기물에 부담금을 책정함으로써 재활용 비용보다 매립 및 소각비용을 더 비싸게 하여 매립 및 소각을 억제하는 방안이 포함되어 있다. 환경부에서는 폐기물 종류에 따라 매립 시 10~30원/kg, 소각 시 10원/kg의 폐기물처분부담금(안)을 공표하였다. 본 연구에서는 자원순환기본법에서의 폐기물처분에 대한 적정 부담금 산정 방안을 위하여 국내･외에서 실행하고 있는 폐기물처분 부담금제를 비교하고자 하며, 폐기물처분 부담금에 의한 폐기물 소각･매립･재활용 추세 등을 검토하고자 한다.

바이오리엑터 매립지는 폐기물 매립지를 생물반응기로 인식하여 매립지내 유기성 폐기물의 분해조건을 최적화하여 매립가스의 발생을 극대화하고 매립지를 조기 안정화 시키는 공법이다. 이러한 바이오리엑터 매립지에서 침출수는 매립지 상부로 침출수를 투입함으로서 폐기물의 분해를 유도하여 매립가스의 발생을 증가시키고 이를 에너지원으로써 활용이 가능하며 매립가스를 포집하여 온실가스의 배출을 최소화 할 수 있다. 또한 조기 안정화된 매립장은 공원, 스포츠 연습장 등의 효과적인 재이용으로 가치를 상승시킬 수 있다. 이에 대한, 바이오리엑터 매립지의 운영에 대하여 국내에서는 모형 매립조 수준의 연구가 이루어졌으나 실제 현장에서의 연구사례는 거의 없으며 이는 해외에서 이미 매립장에 바이오리엑터 매립공법을 적용하여 운영하고 있는 것과 비교하면 국내의 상황은 매우 뒤쳐져 있는 실정이다. 또한, 바이오리엑터 매립지에서 매립가스의 발생과 조기 안정화에 대한 기초적인 자료로써 매립폐기물의 분해정도에 대한 검토는 매우 중요한 부분이나 국내에서는 바이오리엑터 매립지에서 시간 경과에 따른 폐기물의 변화특성에 대한 검토가 이루어지지 않아 분해정도의 파악이 용이하지 않은 실정이다. 본 연구에서는 실제 현장 규모에서 매립폐기물의 특성을 검토하였다. 바이오리엑터 매립지 대상은 폐기물은 위생매립지로 조성되어 있는 수도권매립지 제 2 매립장의 매립폐기물을 매립기간에 따라 폐기물 특성조사를 실시하였다. 매립폐기물의 변화특성은 매립 깊이를 3m와 8m로 하여 침출수의 재순환이 이루어지지 않은 대조군과 침출수의 재순환이 이루어진 실험군에서 6개월 간격으로 두 번 채취하여 검토하였다. 매립폐기물의 특성 중유기물 함량을 평가한 결과, 대조군에서 3m의 경우 1차 채취에 비하여 1.51%가 감소하였고 8m의 경우 1.79%가 감소하였다. 실험군에서는 3m의 경우 2.36%가 감소하였으며, 8m의 경우 7.11% 감소하여 대조군에 비하여 유기물의 분해가 더 활발하게 일어난 것으로 나타났다.

국내 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 근거한 생산자책임재활용제도(EPR System)의 대상 품목인 폐형광등은 2017년 기준 재활용 의무율은 35.6%로 책정되었으며 한국환경공단에 따르면 2015년 기준 형광등의 출고량은 약 18 천톤 정도로 나타났으나 공제조합과 재활용업 간의 재활용 위･탁 계약의 미체결로 인해 폐형광등의 실제 재활용율은 약 5.0%로 재활용 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다(｢생산자책임재활용제도 시행 13년｣ 운영성평가, 한국환경공단, 2017). 폐기물로 발생되는 폐형광등에 관한 선행연구에 따르면 폐형광등에 포함된 수은은 대부분 형광분말에 포함되어 있어 이를 적절하게 처리할 필요가 있다. 또한, 형광분말에는 희유금속(이트륨, 유로퓸 등)이 포함되어 있어 형광분말에 포함된 수은을 제거하여 희유금속을 회수하여 희유금속을 필요로 하는 산업체 등에서 활용할 수 있다. 이를 위하여 폐형광등 형광분말에 포함된 수은을 제거하기 위하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류 실험을 실시하였다. 실험의 원료는 경기도 K대학에 설치된 Pilot plant 규모의 폐형광등 재활용 공정에서 회수되는 폐형광등 형광분말을 사용하였다. Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말의 수은증류 실험의 조건으로 증류온도는 400~600℃로 변화시켰고 각 온도에서 증류장치 내 체류시간을 1~8시간으로 변화시켰다. 본 연구에서는 각 실험조건에서 회수되는 형광분말의 수은함량을 분석하였고 증류온도와 체류시간에 따른 수은함량을 비교하여 반응속도를 고찰하였다. 또한, 각 실험조건에서 소모되는 에너지양을 비교하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류장치의 최적 에너지 사용량을 평가하고자 하였다.

유엔환경계획(UNEP)의 미나마타 협약으로 유해물질인 수은에 대하여 국제적으로 관심의 대상이 되고 있으며, 수은을 포함한 형광등에 대한 안전한 처리방안이 필요하다. 국내 폐형광등 발생량은 2014년 기준으로 약 1억 4천만개 정도이며, 폐형광등의 재활용량은 약 4천 3백만개 정도로 나타났다. 이는 폐형광등의 국내 생산자 책임재활용제도(EPR System)의 의무율은 2014년 기준 35.5%에 비해 실제 재활용율은 32.7%로 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다. 폐형광등을 재활용하거나 관리하는 것은 유해물질인 수은이 포함되어 있기 때문이며, 이러한 유해물질은 폐기물을 재활용하고 관리하기 위하여 제거 되어야 한다. 이러한 유해물질을 제거하기 위해서는 폐기물 내 유해물질의 분포를 파악하는 것이 중요하며, 이를 파악하고자 U-type 폐형광등 재활용 공정의 폐기물 흐름을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내에서 발생되는 폐형광등 중 약 25%정도 차지하는 U-type 폐형광등의 재활용 공정의 폐기물 흐름 평가는 유입과 유출을 이용한 기본적인 방법을 이용하여 실시하였으며, 재활용 시설의 계(System)는 각 공정시설로 설정하고 각 공정별로 주위(Boundary)를 설정하여 전체적으로 물질에 대한 흐름을 검토하였다. 폐기물 흐름 평가는 U-type 폐형광등 1 ton에 대한 기초 자료를 이용하여 분석하였다. U-type 폐형광등에 포함되어 있는 유리, 플라스틱, 금속류 등의 물질을 대상물질로 하여 폐기물 흐름을 평가한 결과, 유리 84.40%, 플라스틱 12.60%, 철금속 1.93%, 형광분말 1.07%로 나타났다. 또한 U-type 폐형광등 재활용 공정에서 발생되는 유해물질인 수은은 기상수은과 투입된 물질에 포함된 수은으로 구분하여 수은에 대한 흐름을 평가하고자 하였다.

Material flow analysis (MFA) of recycling material and of mercury from linear-type spent fluorescent lamps (SFLs was performed to estimate the material composition of the chain recycling process by an input-output approach. The recycling process system for linear-type SFLs was established using an end-cutting system, a hammer crusher, a screen separation system, a mercury distillation system, and an activated carbon adsorption component. From the results of the MFA of lineartype SFLs, 92% of materials used in linear-type SFLs such as glass, aluminum, and phosphor powder can be recycled. For MFA of mercury, the mercury content in the phosphor powder was the highest among material compositions tested and the total mercury amount in the recycling materials from 1 ton of SFLs was estimated to be 75.43 g. In the recycling process system for linear-type SFLs, the mercury amount in the vapor phase was analyzed and found to be 2228 mg in the endcutting system, 172 mg in the hammer crusher, and 2585 mg in the screen separation system. The total mercury amount in the vapor phase was estimated to be 4985 mg, which was only 6.22% of the total mercury amount emitted from the recycling process system. Hence, it was estimated that the MFA of the total mercury amount obtained from the vapor phase and the recycling materials of 1 ton of SFLs using the recycling process system was 80.175 g.

Since sewage sludge has low heating value as an energy source, it is desirable that sewage sludge is mixed with woody waste to enhance energy potential. Among thermal methods for waste to energy, carbonization process is used in this study. In order to estimate reaction kinetics for carbonization process using mixture of woody waste and sewage sludge, the content of sewage sludge is varied from 10 ~ 30% in mixture of woody waste and sewage sludge in carbonization process. Carbonization time is changed from 10 min to 50 min and carbonization temperature is varied from 250oC to 350oC. The carbonization process for mixture of woody waste and sewage sludge was optimized at carbonization temperature of 300oC for 20 min, 20% of sewage sludge content. As increased carbonization temperature, reaction rate constant, frequency factor and degree of carbonization were increased. As increased the content of sewage sludge, conversion, ash content and degree of carbonization were decreased. At optimal conditions for carbonization process, frequency factor and activation energy in Arrhenius equation can be decided by 3.61 × 10−2 min−1, 7,101.8 kcal/kmol respectively.

IRENA(International Renewable Energy Agency)에 따르면 2014년 말 기준, 전세계 재생에너지 전력 설비용량은 1,829GW로 2000년 대비 1,000GW 증가한 수준으로 지속적인 투자가 이루어질 것으로 예상하였다. 국내의 2015년 신재생에너지 보급목표는 1차 에너지자원 양의 4.3%로 설정하였으며, RPS(Renewable Portfolio Standard) 제도 및 RFS(Renewable Fuel Standard) 제도를 도입하여 2022년까지 바이오연료의 의무율을 10%로 하였다. 2014년 기준으로 산업부에서는 RPS제도를 이행하지 않은 7개 발전사에게 498억 원의 과징금을 부과하였다. 런던협약에 따라 2012년도 하수슬러지의 해양투기가 금지되어 육상처리를 해야 하는 실정이다. 2013년 기준 국내에서 발생하는 하수슬러지는 연간 3,531,250m³이 발생되고 있으며 이 중 재활용량은 41.6%이며, 연료화는 9.9%로 나타났다. 하수슬러지는 해양투기 금지로 인한 육상매립, 소각 등의 방식으로 처리되고 있어, 육상매립에 따른 매립지 부지문제와 소각에 따른 유기성 폐기물로부터의 에너지회수에 대한 문제를 야기하고 있다. 하수슬러지는 탄화공정을 통해 에너지원인 탄화물을 생성하고 있으며, 생성된 탄화물에 대해 탄화도와 탄화속도를 분석하기 위하여 탄화공정에서의 반응속도에 대한 고찰이 필요하다. 탄화공정에서의 반응속도는 실험원료에 따라 다르게 나타나며 반응온도와 시간의 영향을 받는다. 유기성 폐기물을 탄화할 때의 반응속도는 대부분 1차 반응을 통해 해석되어지며 본 연구에서도 1차 반응식을 통해 반응속도를 검토하였다. 시료로 사용한 하수슬러지와 폐목재는 경기도 K하수처리장과 K업체에서 채취하여 전처리 후 105℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 질소가스를 활용한 무산소 조건의 탄화 장치를 이용하여 탄화온도와 탄화시간에 따른 탄화물의 전화율과 반응속도를 검토하였다. 폐기물로부터 탄화물로 전환되는 정도를 나타내는 탄화도(C/H mole ratio)는 원소분석결과를 이용하여 나타내었으며, Arrhenius식을 이용하여 반응속도를 도출하였다. 실험조건으로 탄화온도는 250℃~400℃범위로 설정하였으며, 탄화시간은 5분, 15분, 30분, 60분으로 설정하여 검토하였다.

일반 소형 형광등(Compact Florescent Lamp; CFL)(20W기준)에는 약 10%의 철금속(ferrous metal)이 존재한다. 철금속은 ‘리사이클링에 의한 생산량’ 을 ‘광석에 의한 생산량’ 으로 나눈 값인 리사이클링강도가 0.84로 타소재 알루미늄 0.39, 구리 0.08, 티타늄 0.02인 데 비해 압도적으로 높으며 철금속을 재활용하면 광물로부터 직접 철금속을 만드는 공정에 비해 이산화탄소 82%, 질소산화물 88.9%, 황산화물 94.7%을 줄일 수 있다. 또한 자연을 비교적 적게 파괴하면서도 쓰레기를 거의 남기지 않는 친환경적인 소재로 다른 소재 대신 철금속을 사용하면 사용할수록 환경보존에 도움이 되며 재활용도 용이해 경제성이 매우 뛰어나다. 본 연구는 폐형광등의 재활용 과정의 일부인 자력을 이용하여 자성물질인 철금속을 선별 및 회수 목적으로 자력 선별기를 개발하는 것이다. 수은이 제거된 폐소형 형광등(CFL)을 자력 선별기에 투입한 후 자력을 이용해 물리적으로 철금속을 단시간에 효과적으로 선별 및 회수할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 자력 선별기에 의한 시료의 투입속도에 따른 철금속의 선별 및 회수를 모니터링 하여 자력선별기의 선별효율을 평가하고자 하였다.

국내에서 폐형광등은 수은을 포함한 유해폐기물로 분류되어있으며, 2004년 이후 생산자책임재활용제(Extended Producer Responsibility) 품목으로 지정되어 관리 중이다. 유엔환경계획(UNEP)은 2013년 10월 일본 구마모토에서 수은의 배출량을 줄이기 위한 ‘수은에 관한 미나마타 협약’ 을 발효하였으며 2014년부터 우리나라는 백열전구의 생산, 수입이 전면 금지되었고, 2018년부터 형광램프는 수은을 투입하여 제조하거나 수입하는 것이 금지 될 예정이나 현재는 사용 중인 폐형광등이 지속적으로 발생되어 이에 따른 철저한 관리가 필요한 실정이다. 폐조명기기는 2011년 기준으로 연간 146,000,000개 정도 발생하는 것으로 추정하고 있고 이 중에서 약 37,950,000개가 재활용되고 있어 26% 정도 재활용되고 있으며, 폐직관형형광등(Spent Linear Fluorescent Lamp, SLFL)은 80,300,000개가 발생되어 약 20,872,500개가 재활용되는 것으로 나타났으며 폐소형형광등(Spent Compact Fluorescent Lamp, SCFL)은 14,600,000개 발생되어 약 3,795,000개가 재활용되는 것으로 집계되고 있다. 본 연구에서는 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL)을 파쇄 및 분리하여 배출된 구성성분에 대한 수은 분포를 비교 검토하고자 하였다. 폐형광등 시료는 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL) A, B, C사를 무작위로 10개씩 선택하여 사용하였으며, 실험장치는 회전충격파쇄기(Rotary impact crusher)를 사용하여 파쇄하였다. 구성성분별로 선별된 시료는 DMA-80 수은 분석기를 통해 구성성분별 수은농도를 측정하였다. 또한, 선별 된 시료는 국내용출시험(KET; Korea Extraction Test)과 미국용출시험(TCLP; Toxicity Characteristic Leaching Procedure)으로 분석하였으며, 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL)을 비교하여 유해특성을 평가하였다.