간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
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2014년 추계학술발표회 논문집 (2014년 11월) 142건
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2014.11
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전국의 2012년도 가축분뇨 발생량은 <표 1>에서 보듯이 46,489천톤이 발생하였다. 2012년도부터 가축분뇨의 해양투기가 전면금지 되었기 때문에 전량 육상처리하고 있으며, 이 중 퇴비로 처리되는 량이 81%로 가장 많이 차지한다. 한편, 충남 보령시는 가축농가가 차지하는 비율이 높은 편이며 가축사육시설 및 가축분뇨 처리과정에서 발생하는 악취로 인한 민원발생이 많은 지역이다. 가축분뇨는 2,055톤/일 발생하며 이중 퇴비로 처리되는 양이 68%이다. 가축분뇨는 2012년부터 해양투기가 전면금지 됨에 따라 전량 육상 처리되고 있으나, 가축농가의 분뇨처리시설용량 부족으로 및 가축분뇨 부적정 처리로 인한 악취발생, 환경오염 문제가 발생하고 있다. 가축분뇨를 자원화하는 것은 유용한 자원으로 소득에 기여할 뿐만 아니라 폐기물을 발생시키지 않아 환경을 보전하기도 한다. 최근 국내의 가축 사육 규모가 커짐에 따라 가축분뇨의 처리문제와 악취로 인한 민원이 증가하여 사화문제화 되고 있다. 악취민원은 2003년 이후 연평균 14.5% 증가하고 있고, 축산관련 악취는 약 7%로 해마다 지속적인 증가를 보이고 있다(환경부, 2007). 축종별로 보면 양돈 관련 악취 민원이 약 54%로 많은 부분을 차지하고 있다. 퇴비는 음식물쓰레기, 축산분뇨 등을 발효 및 부숙시켜서 농작물, 원예, 임야에 시비하는 것이다. 퇴비 생산시에는 음식물쓰레기 및 축산분뇨와 같은 퇴비대상물이 수분이 85%정도로 높아 부패하기 쉽기 때문에 퇴비에 적합하도록 수분조절재(톱밥, 왕겨등)를 사용하여 수분을 60~65%로 조절하여야 한다. 퇴비는 퇴비대상물이 함유한 유기물을 분해 안정화시켜서 토양미생물의 활성을 도와주는 역할을 하며, 퇴비 조건이 맞지 않을 경우 발효가 잘 일어나지 않거나 악취가 많이 발생되기도 한다. 이러한 경우 퇴비의 발효를 촉진시키기 위하여 발효촉진재를 첨가하여 퇴비화가 원활하게 진행하게 한다. 시판되고 있는 퇴비 발효제는 대부분 미생물제로써 토양이나 유용한 미생물을 추출, 배양하여 주로 액상으로 공급하고 있다. 개발된 기술은 퇴비 발효촉진재로써 미생물제가 아닌 무기물로 구성된 미생물활성재이다. 본 퇴비 발효촉진재는 퇴비대상물(가축분뇨+톱밥)에 5%정도 혼합하면 악취발생이 거의 없고 고온이 장기간 지속되어 완숙퇴비가 되게 만들어주는 기능을 가지고 있다. 구체적으로는 발효촉진재의 성분에 의해 폴리실리케이트 망목을 형성하여 악취물질을 흡착하는 기능이 있어 악취를 70%정도 억제하는 기능, 친수성 수화물질의 수화반응 및 경화반응에 의한 수분증발 기능, 발효촉진제는 약알칼리성으로 퇴비를 시비할 경우 산성토양을 중화시키는 기능, 초기발열 및 고온균 활성화로 퇴비기간을 기존의 50일에서 40일로 약20% 단축시키는 기능, 고온균 및 방선균 활성화 및 고온 장기지속 등으로 완숙퇴비를 만들어 주는 기능을 가지고 있다. 따라서 발효촉진제가 비록 분말이지만 단립화기능이 있으므로 첨가량 만큼 톱밥 사용량을 줄일 수 있다. 발효촉진재의 용도는 퇴비 첨가물로써, 가축분뇨 및 음식물쓰레기 등을 퇴비화 할 경우, 가축분뇨 및 음식물 쓰레기에 톱밥을 혼합 한 후 추가로 발효촉진재를 무게비로 5%정도 혼합해 주면 된다. 따라서, 본 사업을 통해, 화력발전소에서 발생하는 바텀애쉬 및 공장의 폐흡착제는 충 발효촉진재의 대체원료로의 사용함으로써, 바텀애쉬 및 폐흡착제의 재활용 수요처를 확보함과 아울러 부산물처리 비용의 절감효과를 기대할 수 있다. 아울러, 생산업체에서는 발효촉진재의 대체원료 활용을 통해 안정적인 수급과 원가절감 효과를 기대 할 수 있다. 폐기물 자원화 네트위크 구축사업으로 생산되는 발효촉진제는 가축농가 퇴비장에 지원하여 악취문제를 근원적으로 해결함으로써 지역 편익을 증진시킬 수 있는 사업이다.
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2014.11
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열경화성수지는 저분자의 중합체를 가열하면 중합도가 증가하여 큰 힘을 가해도 변형하지 않는 성질을 이용한 것으로, 분자 내에 3개 이상의 반응기를 가진 비교적 저분자량의 물질로 이루어져 있다. 일반적으로 내열성, 내용제성, 내약품성, 전기절연성 등이 좋으며, 충전제를 넣어 강인한 성형물을 만들 수도 있다. 열경화성수지는 축중합형과 첨가중합형으로 나뉘는데 축중합형에서는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지 등이 있으며, 첨가중합형에는 에폭시수지, 폴리에스터수지 등이 있다. 열경화성수지 중 열분해가 용이한 폴리우레탄수지(PU)와 에폭시수지(EP)에 대한 사전연구를 진행한 결과 두 수지 모두 수분함량이 거의 없어 전처리 없이 바로 열분해가 가능할 것으로 판단되었다. 또한 폴리우레탄수지는 휘발분이 90% 이상을 나타내고 있어 회분이 거의 없는 반면, 에폭시수지는 휘발분과 회분이 각각 약 45% 정도로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 원소분석 결과는 일반적인 플라스틱과 다르게 질소(N)와 산소(O)가 존재하고 특히 산소의 함량이 높은 것을 확인할 수 있었으며, 황(S) 성분은 전혀 측정되지 않았다. 또한 폴리우레탄수지의 평균 발열량은 7098.57kcal/kg, 에폭시수지의 평균 발열량은 3612.20kcal/kg 정도로 일반적인 열가소성수지의 발열량보다는 낮은 것을 확인하였다. 마지막으로 Batch 형태의 열분해 반응기를 통해 400, 500, 600℃의 반응온도에서 승온율 5℃/min, 반응시간 60분으로 열분해반응을 통해 얻어지는 반응생성물의 수율을 조사하였다. 폴리우레탄수지의 경우 액체생성물의 수율에는 거의 변화가 없는 반면, 반응온도가 증가할수록 고체생성물의 수율은 감소하는 동시에 기체생성물의 수율은 증가되는 것을 확인하였으며, 에폭시수지의 경우 고체생성물의 수율은 약 65%를 나타내고 액체와 기체생성물의 수율에는 큰 변화가 없는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 사전연구결과를 토대로 폐에폭시수지를 대상으로 장치를 Scale-up하여 현장에 설치한 후 운전조건을 확립하고, 발생 및 수요기업 간 네트워트 구축을 통해 폐열경화수지를 열분해하여 고기능성 탄소원을 회수하는 설비를 사업화할 수 있는 기틀을 마련하고자 하였다.
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2014.11
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최근 공공하수처리장의 방류수 수질이 강화됨에 따라 총인 수질 기준을 달성하기 위하여 응집 반응으로 인해 응집제 수요가 늘고 있다. 또한 기후 변화와 이상 기온 현상에 따라 고탁도 유기물 유입이 빈번함에 따라 취수장 및 정수장에서도 응집제 수요가 늘고 있다. 특히 고염기성 무기응집제는 일반 무기응집제와는 달리 응집 범위가 넓고 염기도가 높아 보조응집제(가성소다, 소석회) 등의 추가 사용량이 적으며 탁도의 급격한 변화에서 안정적인 수질 유지가 가능하기 때문에 수요량이 늘고 있는 실정이다. 본 사업은 기업의 제품 생산 공정에서 발생하는 부산물(폐기물)인 30% 염산 및 25% 가성소다 부산물을 활용하여 그림 1과 같이 고염기성 무기응집제를 제조하고자 한다. 본 사업을 통해 생산된 고염기성 무기응집제를 폐수종말처리장 및 정수장에 공급함으로써 염산 부산물 약 4,700톤/년 및 가성소다 부산물 약 3,100톤/년을 재활용할 수 있으며 발생 기업의 폐기물 처리 비용 1.5억원/년 및 고염기성 무기 응집제 구입 비용 1.1억원/년 그리고 신규 사업을 추진함으로써 5.8억원/년의 이윤을 창출할 수 있는 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
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2014.11
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국제적인 자원문제에 대응하고 효율적인 자원관리체계구축을 위해서는 다량의 자원을 소비하는 산업에 대한 자원관리 연구가 필요하다. 우리나라 대부분의 산업은 자원의존도가 높다는 공통적인 특성으로 인해, 대부분의 자원을 수입에 의존하고 있는 실정이다. 특히, 희토류나 희귀금속은 국내의 주요산업에서 꼭 필요한 자원임에도 불구하고 거의 전량을 수입에 의존하고 있어 자원수급에 문제가 발생할 경우 국내 산업에 심각한 타격이 올 수 있다. 따라서 국제 자원가격의 변동 및 자원고갈의 위기에 국내 산업이 대응하기 위해서는 자원의 수급안정을 위한 자원관리체계 구축 및 자원효율성 향상을 위한 전략이 필요하다. 국내 산업 중 건설 산업은 차지하는 비중이 높은 산업으로 교량, 도로, 항만 및 철도 등으로 구분되어 있으며 공사의 규모가 상당히 크기 때문에 다량의 자원을 소모하는 분야이다. 이러한 건설 산업에 대한 LCA(Life Cycle Assessment)와 온실가스 산정연구는 많이 수행되어 왔으나, 자원관리 측면에서의 연구는 미미한 실정이기 때문에 지속적인 연구를 통해 구체적인 자원관리체계를 구축하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 LCA 기법을 MFA(Material Flow Analysis)에 접목하여 고속도로 시공 시 투입되는 건설 자재에 대한 직접 자원요구량은 물론 원료 채취단계에서부터 생산단계까지 투입되는 간접 자원요구량까지 포함하여 이들의 합을 총 자원요구량(Total Material Requirement)으로 정의하여 산정하였다. 고속도로 시공구간은 일반도로구간, 교량구간, 터널구간으로 구분하였으며, 일반도로구간에서는 총 자원요구량이 자갈 1.70E+04 ton, 모래 1.01E+04 ton 및 석회암 4.59E+03 ton순으로 높게 나타났다. 교량구간은 자갈 5.80E+04 ton, 모래 4.28E+04 ton 및 석회암 3.59E+04 ton순이었으며, 터널구간은 자갈 3.65E+04 ton, 모래 2.67E+04 ton 및 석회암 1.99E+04 ton순으로 높게 나타났다. 고속도로 시공에 사용되는 직접‧간접 자원은 일반도로, 교량, 터널구간에 따라 약간의 차이는 있었으나 주로 모래, 자갈 및 석회암 등의 자원이 주로 사용되는 것으로 나타나 그 종류에 따른 사용량이 거의 유사한 경향을 나타내었다. 고속도로 건설에 있어서는 시공에 따른 직접적인 자원만이 투입되는 것이 아니고 채취･운반에 따른 별도의 간접자원 투입이 따르게 되는데 일반도로, 교량 및 터널구간 모두 석탄이 가장 많이 사용되는 것으로 나타났다.
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2014.11
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최근 폐자원 에너지화 정책 등이 적극적으로 시행되면서 물질재활용산업과 에너지 재활용산업을 중심으로 자원순환형 사회를 형성하고 있다. 우리나라는 폐기물관리법에서 재활용용도 및 방법뿐만 아니라 재활용 기준을 설정하고, Positive 방식의 규제를 채택하여 폐기물 재활용을 관리하고 있다. 그러나 이러한 규제방식은 신규 재활용기술의 도입 및 시장진입 제한 등의 문제가 있는 것으로 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 재활용산업의 활성화를 위하여 국내 재활용업의 인･허가 제도를 선진화시키는 것을 목적으로 국내 재활용업 허가 제도의 개선 방향을 제시하고자 한다. 국내･외 폐기물 재활용업 인･허가 관련 제도를 비교하기 위하여 국내 폐기물 재활용업의 인･허가제도 현황 및 재활용 실태를 파악하고, 주요 선진국인 EU와 영국의 재활용업 인･허가 제도를 분석하였으며, 국내 제도의 문제점 분석을 통한 개선 방안을 마련하였다. 국내 재활용업에 대한 규정은 2011년 폐기물 처리업의 분류 및 허가･신고 대상이 재정립되었고, 폐기물관리법 개정으로 인해 폐기물처리 신고자가 허가업체로 변경됨에 따라 재활용 업체 수는 2011년도 대비 약 11% 증가한 4,346개 업체로 파악되었다. 하지만 포지티브 규제로 인한 신규 재활용용도 및 방법을 개발한 경우 법령에 반영되어 허가되기 까지 최소 2년 이상이 소요되어 탄력적 대응이 곤란한 실정이며, 환경성 관리가 미흡하다. 유럽의 경우 생산 장소에서 유해폐기물이 아닌 자가 폐기물을 처분하거나 폐기물을 회수하는 경우 허가 면제가 가능하다. 면제조건을 만족하지 않을 경우 허가를 받아야 하며, 일정기간이 지난 후 허가 갱신을 해야 한다. 그 외 재활용 행위에 대해서는 등록(신고) 절차를 밟아야 한다. 영국의 경우 재활용 사업자는 가장 먼저 면제조건에 해당되는지 확인하고, 면제 조건에 충족되지 않은 경우 표준허가 또는 맞춤허가를 받아야 한다. 이는 표준허가의 재활용용도 및 대상 여부에 따르며, 사전절차를 통해 허가/등록 기간을 단축시킬 수 있다. 또한, 신규 재활용업에 대해서는 환경성 검토를 통해 허가 절차를 밟게 되기 때문에 영국은 신규 재활용의 시장 도입이 빠르며 환경적 위해성을 최소화 할 수 있다는 것이 특징이다. 따라서 국내 재활용 신기술의 조기실용화 및 환경적인 안전 문제를 해결하기 위하여 선진국의 인･허가 절차 벤치마킹을 통한 재활용업 허가 절차의 단순화와 신고 대상 확대 및 토양, 수계, 대기 등에 직접 관련 된 재활용 기술에 대해서는 환경성 검토를 통한 재활용 허가가 필요하다고 사료된다.
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2014.11
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현재 “어업”과 “납”과는 매우 밀접한 관계가 있으나, 어구에 사용되는 납의 환경 중 거동에 대한 체계적인 연구는 찾아볼 수 없는 실정이다. 2012년 9월 10일부로 시행된 ｢낚시관리 및 육성법｣에서는 낚시 도구라 지칭되는 모든 제품에 kg 당 납 성분이 90 mg이 초과하는 제품은 사용할 수 없도록 하고 있으나, 납은 비용적인 면에서나 가공의 수월성 면에서 어망에 많이 이용되고 있는 실정이다. 더욱이 어망의 폐기 실태, 어망 중 함유형태 및 함유량 등에 대한 자료는 찾아볼 수 없어 환경에서의 거동에 대한 검토는 전무하다. 이에 어구, 특히 폐어망에 함유된 납추의 환경 중 거동(fate)을 알아보기 위한 연구의 일환으로 수행하고 있는 본 연구에서는 우선, 어망에 함유된 납의 형태 (실납, 납추 등)를 알아보고, 함유 형태별, 환경 매체별 환경으로의 납 용출량을 알아보고자 하였다. 최근 발표된 일본의 “폐정치망 어망의 적정처리와 리사이클의 가능성으로의 과제 (2011년)”에서, 우선 납에 의한 오염이 확산되지 않도록 하기 위해서 어망과 로프에서 납추를 완전히 분리할 필요가 있으며, 그 분리 방법도 외부에 부착된 경우와 내부에 삽입된 경우와는 서로 다름을 보고하고 있다. 또한 분리된 어망과 로프는 화학적 리사이클이나 열회수 등으로 재활용하고, 분리한 납은 순도가 높아 판매가 가능하다고 생각되나, 실제로는 사용된 납추에는 조개류가 부착된 형태이므로 다른 적정처리가 필요함을 제기하고 있다. 폐어망 5kg을 분리･분별 장치에 넣고 납 분리를 실시한 결과, 로프 약 3kg, 납 약 1.5kg를 회수했으며, 나머지는 토사 등이었다고 보고하고 있다. 또, 4 종류의 폐어망의 납 함유량을 조사한 결과, 42.4 - 58.4% (무게비) 함유하고 있음을 확인하였으나, 납추 또는 실납 형태별 환경으로의 용출량에 대한 자료는 찾아볼 수 없었다.
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2014.11
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최근 들어 우리나라의 하천 및 호소 퇴적물로 인한 수질오염에 대한 심각성이 높아지면서 퇴적물 관련 연구가 진행되고 있다. 퇴적물의 오염물질 농도 측정은 환경오염 실태를 파악하는 방법의 하나로 이용되며 그 지역의 오염지표로 이용 될 수 있다. 현재 4대강 물 환경 연구소에서는 퇴적물 측정망 지점(117 개)에서 모니터링을 진행 하고 있으나 본류 위주의 지점 선정으로 영산강 수계내의 도시하천의 퇴적물은 모니터링은 진행 되지 않고 있다. 본 연구에서는 영산강 수계의 도시 하천 퇴적물의 적절한 관리에 필요한 퇴적물내 중금속 오염 거동과 오염정도를 파악하였으며, 국내･외 기준을 통하여 오염지수 및 오염 평가하여 영산강 수계의 적절한 관리와 하천 생태유지 관리에 기초자료를 제시하고자 하였다. 영산강수계의 4개 도시 하천(광주천, 풍영정천, 함평천, 나주천)에서 총 50개 지점의 퇴적물을 우기 전･후로 2회 채취하여 영양염류 및 중금속을 퇴적물 공정시험법으로 농도를 분석하고, 퇴적물의 오염물질 분포 특성을 확인 하였다. 그 결과 평균값은 23.9 ~ 68.8 mg/kg(T-P), 170 ~ 751 mg/kg(T-N), 0.11 ~ 1.13 %(TOC), N.D. ~ 6.5 mg/kg(As), 0.4 ~ 1.8 mg/kg(Cd), 13.8 ~ 40 mg/kg(Cr), 12.7 ~ 58.9 mg/kg(Cu), 4.9 ~ 29.2 mg/kg(Ni), 19.2 ~ 137.2 mg/kg(Pb), 40.1 ~ 162 mg/kg(Zn), N.D. ~ 0.22 mg/kg(Hg)이 나타났다. 국내 기준으로 평가한 4개 도하천은 오염지수가 1.0 이하 비오염으로 나타났지만, 국외 기준(캐나다 온타리오 환경기준, LEL)으로 평가한 결과는 약한 오염으로 타나났다.
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국내 폐기물 매립시설은 하수슬러지(2003년) 및 음식물류 폐기물의 직매립금지(2005년)로 인하여 매립 폐기물 특성이 수분이 많은 폐기물 중심에서 소각재, 건설폐기물 등 건조한 폐기물 중심으로 바뀌었고, 또한 매립지의 최종복토층 설치기준 강화로 인해 강우 침투가 제한되어 매립지의 건조화는 급속히 진행되어 미생물 분해 활동에 제한이 생길 정도록 건조화 되고 있다. 이같은 현상이 지속되면 매립가스 발생량이 감소하며, 안정화에 장기간 소요되어 그만큼 매립지 사후관리에 오랜시간이 소요될 것이다. 이에따라 주요 선진국들에서는 일찍이 매립지내에 침출수 등을 재순환하여 매립가스 발생증대 및 안정화를 촉진시키는 제도를 도입하여 바이오리엑터 공법 기술개발에 노력을 기울이고 있으며, 국내에서는 수도권매립지관리공사를 중심으로 활발히 실증연구가 진행중에 있다. 한편, 수도권매립지 제2매립지 7단 2개 블록에 약 9개월간 일평균 408.7m³, 총 7.4만m³ 주입한 결과, 폐기물 층내 함수율 변화는 3m 깊이에서 주입 전 대비 평균 3.25%증가, 8m 깊이에서는 주입전 대비 4.68% 증가하였으며, 같은 기간 매립가스 포집량은 순메탄 기준으로 대조구역 대비 평균 29.3% 증대되었으며, 전년 동월대비 기준으로는 약 10% 증가하는 것으로 나타나 침출수 재순환으로 인한 함수율 증가로 매립지내 생물분해가 촉진되고 있는 것으로 판단된다.
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18세기 산업화 이후 전 세계적으로 기후변화가 가속화되어 급격한 기후 변화를 초래하였다. 그로 인해 지구의 평균기온과 해수면이 상승하였고, 가뭄과 홍수 등의 잇따른 자연재해가 발생하고 있다. 온실가스는 주로 이산화탄소와 메탄으로 구성되어 있으며, 지구온난화에 주된 영향을 미치는 요소이다. 그 중 주요 온실가스 배출원에 해당하는 폐기물매립지는 인위적 배출원으로서 이에 따른 관리가 필요한 상황이다. 이러한 온실가스를 적정 관리하기 위하여 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)가이드라인에서 온실가스 배출량 산정모델을 통해 온실가스 발생량을 산정하도록 하고 있다. 폐기물매립지 표면 발산량에 대하여 일차분해모델(FOD, First Order Decay)을 적용하고 있으며, 이 모델에 적용되는 매개변수 중 하나인 메탄산화계수(OX)는 일차분해 모델에서 온실가스 배출량 산정에 필요한 기초자료로서 IPCC 지침서에 따라 기본값인 0과 잘 관리된 위생매립지에 대하여 1을 적용하고 있다. 메탄산화에 대한 영향인자는 복토층의 두께, 토양의 온도, 질감, 함수율 등이 있으며, 본 연구에서는 그 중 토양의 온도에 따른 메탄산화계수의 차이를 비교하기 위한 연구를 실시하였다. 일교차가 큰 요즘 온도의 차이를 나누기 위하여 실험은 낮과 밤으로 나누었으며, 폐기물매립지에서의 측정방법은 휴대용 레이저메탄검지기(Laser Methane Detector)를 이용하여 폐쇄형 챔버법을 통해 메탄플럭스를 측정하였고, 데이터 신뢰도 향상을 위하여 3-5회 반복 측정을 실시하였다. 이산화탄소는 Air Sampler를 이용하여 포집 후 TCD(Thermal Conductivity Detector)로 분석 실시하였으며, 메탄과 이산화탄소를 측정한 위치의 지하 50cm정도 깊이에서 GA5000(Geotechnical Instruments Co.)을 이용해 메탄, 이산화탄소의 농도를 계측하였다. 표면발산 가스 플럭스와 복토 밑의 매립가스 플럭스의 비를 통하여 메탄산화계수를 산정하였으며, Kriging법을 적용하여 Surfer(Golden software, Inc.) 소프트웨어로 공간 적분값을 구하여, 계측된 영역 전체를 공간평균화 하여 메탄산화계수 값을 계산하였다. 폐기물매립지에서는 메탄산화에 대한 영향인자가 기상조건에 특히 많은 영향을 받기 때문에 이를 적용하여 추가적 연구를 진행하여 보다 더 정확한 메탄산화계수 산정을 통해 더욱 신뢰성 있는 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측이 가능할 것으로 판단된다.
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하수슬러지는 2006년 발표된 국토해양부 ｢육상폐기물 해양투기 관리 종합대책｣에 의거 2012년부터 해양배출이 전면 금지되었다. 2012년 하수슬러지 해양배출 전면 금지에 따라 규정에 의거 매립이 가능한 함수율 75%이하 슬러지는 금고동 매립장에 매립(일 최대 80톤) 건의, 잔여량(함수율 75% 초과)은 민간 폐기물 재활용(복토재 생산)업체에 위탁처리하고 있다. 처리비용 절감을 위한 위탁처리 부산물의 금고동 매립장 복토재 활용 검토와 슬러지 안정적 처리 방안 등을 도출하기 위해 이번 연구를 실시하였다. 본 연구의 내용 및 범위는 민간 폐기물 재활용업체에서 생산된 하수슬러지 부산물의 매립장 복토재 활용 방안이며, 고화토의 기본 물성을 실험하고 역학특성을 평가하여 연구를 진행하였으며 비중시험, pH시험, X-선 형광분석을 이용하여 물성을 실험하였다. 역학특성 평가는 수분함량측정, 일축압축강도시험, 투수시험, 악취시험을 통하여 평가 하였다. 고화물의 복토재 품질 검토 결과 고화처리물의 품질기준에는 만족하여 포설은 가능하나 악취 발생이 심각하여 민원 발생 가능 및 작업자의 안전에 위협을 주므로 반입 가능성은 매우 낮은 것으로 나타났으며, 향후 건조 연료화 시설의 건설/운영 전까지는 다수의 슬러지 처리방법 중 직매립과 고화 복토 방법이 가장 경제적이고 기술적으로 타당한 것으로 판단된다.
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2014.11
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국내에서 지중토양 세정기법(in situ soil flushing)을 적용한 연구는 주로 중금속을 대상으로 실시되었으며, 소수성 유기화합물(HOCs, Hydrophobic Organic Compounds)에 적용된 사례는 대부분 bench 및 pilot 규모로 이루어져서 현장규모의 보다 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 고농도 유류로 오염된 현장토양에 계면활성제를 이용한 in situ 토양세정기술 적용시 적정 계면활성제를 선정하고 세정된 유출수를 고분자 응집제로 응집처리하기 위한 기초연구로 실시되었다. 시료는 A지역 유류오염토양을 채취하였으며, 침강법에 의한 calgon test에서 sand, silt, clay 성분이 각각 98.04%, 1.96%, 0.00%의 사토(sand)로 나타나 토양세정에 유리한 토양으로 판명되었다. 계면활성제는 Tween-80(POE20), SWA-1503, SDS를 선정하여 단독 또는 혼합 사용하였다. 초기 오염토양의 TPH 농도는 9,368.5±412.9(4.4%)이었다. 토양 : 계면활성제 용액비를 1 : 3으로 하여 토양 50g에 계면활성제를 150 mL 혼합하고 2시간 동안 충분히 수평진탕을 실시한 후 TPH농도를 분석하였다. 계면활성제 농도를 0.1~4.0%까지 변화시켜 주입한 결과 Tween-80, SWA-1503, SWA-1503+SDS에서 평균 제거율이 80% 이상으로 대체적으로 높은 효율을 보였으며, 농도에 따른 차이는 크지 않았다. 회분식 실험시 토양에 대한 계면활성제 용액비가 TPH 제거에 미치는 영향을 알아보기 위하여 토양과 계면활성제 용액비를 1 : 1~5로 변화시켜 2시간 진탕한 결과 전반적으로 토양 : 계면활성제 용액비에 따른 제거효율 차이는 1 : 1의 경우를 제외하면 크지 않았고 1 : 2~3에서 다른 비율에 비하여 다소 높은 제거효율을 나타내었다. 반면에 증류수를 공시험으로 사용하여 회분식 진탕을 실시한 결과 약 30%가 제거되었다. 앞의 계면활성제 종류 및 용액비에 따른 효율 차이가 크지 않았는데 이는 회분식 실험의 경우 진탕에 의한 효과가 크게 작용했을 것으로 판단된다. 연구자들이 토양세정시 계면활성제의 효율을 검토할 때에 회분식 실험으로 효율을 평가하는 경우가 많았는데, 현장적용을 위한 설계인자 도출시 진탕효과에 의한 영향을 고려하는 것은 매우 중요하다고 판단된다. 따라서 회분식 이외에 현장특성을 반영한 컬럼식 실험도 병행되어야 한다. 세정 후 유출액에 대하여 Jar test를 실시하였다. Alum의 농도를 증가시키면서 탁도를 측정한 결과 초기 758.0 NTU였던 것이 150 mg/L의 농도에서 가장 낮은 33.0 NTU를 나타내었고, 농도가 더 높아지자 탁도가 다시 증가하였다. Alum+polymer(alum 농도의 1/1,000로 함)를 혼합하여 주입한 경우에도 초기 758.0 NTU였던 탁도가 150 mg/L에서 가장 낮은 20.2 NTU를 보였으며, 이후 농도가 증가함에 따라 탁도도 소폭 증가하였다. 결론적으로 alum만을 사용한 경우보다 alum+polymer 혼합액을 사용한 경우가 탁도제거에 효과적이었으며, 최적 농도는 두 경우 모두 alum만을 기준으로 했을 때 150 mg/L인 것으로 나타났다.
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2014.11
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경계석이란 차도와 인도 또는 차도와 차도의 경계부에 설치하는 석제품으로 주행하는 차량으로부터 보도의 통행자를 보호하는 기능, 보도의 높이를 일정하게 유지하여 구획하는 경계 기능, 운전자에게 주행로의 구분이 명확히 하여 진행방향을 유도, 노면배수를 유도, 자동차의 차도이탈 방지, 충돌차량의 노외이탈시 속도저하 및 그 진행방향을 바로 잡는 기능이 있다. 경계석의 종류로는 보차도경계석, 도로경계석, 다운경계석, 경사경계석 등으로 구분되어 제조 및 현장에 설치하여 적용되고 있다. 보행자와 운전자간의 경계로서 기존에 사용되고 있는 경계석은 상대적으로 저가의 화강암, 및 현무암 등을 활용하여 제조하고 있는데, 이중에서 현장에서 적용되는 대부분의 경계석은 화강암을 절단하여 제조공정을 최소화하는 방법을 기존업체에서 가장 많이 선호하고 있으나 콘크리트 경계석에 비해 물리적･화학적인 내성이 강하지만 석산개발에 따른 심각한 자연훼손 문제를 안고 있다. 교통사고는 층간소음, 도시홍수 등과 더불어 국민의 일상생활 속에 상존하는 대표적인 사회문제 중 하나로 야간 교통사고 사망자수는 연간 교통사고 사망자수의 50%을 지속적으로 유지하고 있다. 운전자는 도로 주행 중 필요한 정보의 90% 이상을 시각을 통해 획득하며 따라서 야간 도로의 시환경은 교통사고와 밀접한 관련이 있다. 이에 정부는 국가교통안전관련 최상위 계획인 교통안전기본계획(제7차, ‘12~‘16)을 통해 야간 교통사고 사망자수 50% 감소를 추진목표로 설정한바 있다. 종래의 경계석은 보행자와 운전자간의 단순한 경계의 의미로 사용되어 야간에서는 상향에서 비쳐지는 불빛에 의존하여 보행자와 운전자의 경계를 구분하고 있어 보행로와 도로와의 명확한 구분이 어려운 실정에 놓여있다. 특히 우수기 및 새벽의 짙은 안개로 인한 차도 및 보도의 명확한 시야확보가 되지 않는 환경에 노출될 경우 보행자와 운전자 모두 위험한 상황에 노출되어 사고로 인한 차량 및 인명피해가 예상이 된다. 본 연구에서는 건설폐기물의 대표적인 종류인 폐콘크리트를 자원순환하여 재생산된 골재 활용, 기존 암석위주의 도로경계석으로 인한 환경파괴 및 폐석분/폐석재의 처리문제를 개선하고자 광섬유 및 태양광 전지판을 활용하여 주간에 축적한 빛에너지를 사용하여 야간에 도로경계부에 전달함으로써 보행자 및 운전자 모두 시환경 개선에 활용가능한 순환골재를 적용한 도로경계석 개발에 관한 연구이다.
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2014.11
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과거부터 현재에 이르기까지 문명의 발생은 물과 함께 이루어졌으며, 이는 인간의 생존에 있어 물이 얼마나 기초적이고, 중요한 요소인지 알 수 있게 한다. 하지만 생활수준의 향상과 함께 발생되는 하･폐수의 양은 증가하여 수질악화 또한 빠른 속도로 진행되고 있는 실정이다. 이러한 결과는 수처리에 관한 관심도와 처리방법에 대한 다양한 연구가 진행되었는데, 근래에는 물리적, 화학적, 생물학적 처리방법 등 다양화되었다. 하지만 기존 기술의 경우, 투자대비 공공수역의 수질개선 효과는 미미하기만 하다. 영산강수계의 경우, 강우시 농경지로부터의 잔류 영양물질 배출부하량은 공공수역에 배출되는 총 오염물질부하량의 50% 이상으로 나타나고 있어서, 농경 잔류영양물질 저감을 위한 보다 경제적이며 효율적인 관리 기술이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 토양생물에 의한 Vermiculture의 영양물질 저감기작을 이용하여 영산강 수계 공공수역에서의 오염부하관리 가능성에 관한 기초연구를 수행하였다. Vermiculture에 의한 지렁이의 영양물질 섭생 mechanism에 따르면, 농지에 부가되는 비료성분 중 일정범위의 잔류영양물질을 에너지 대사 및 세포화에 소비하게 되어 수계 배출 T-N/T-P 부하량을 최대 5.0×103/19×103 [kg/yr] 만큼 저감시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 즉, 고비용의 특정 처리설비를 설치하지 않더라도, 친환경농법에 의한 토양생물 서식여건 개선을 통하여 지렁이 서식밀도를 증가시켜준다면, 농경 잔류영양물질의 효율적인 관리가 가능할 것으로 사료된다.
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2014.11
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원자력연구원에서는 우라늄으로 오염된 콘크리트 폐기물을 원자력시설 중 방사성 폐기물저장고에 임시 보관되고 있다. 그러나 앞으로의 방사성 폐기물은 중･저준위 방사성 폐기물처리시설로 보내야하는 제도로 바뀌게 되므로 계속적인 임시보관은 어려워짐에 방사성 폐기물량을 감소시키는 방향으로 가야한다고 제시되고 있다. 방사성 원소로 오염된 콘크리트의 제염 연구는 지금가지 거의 수행되지 않았고, 단지 물리적인 분리법으로 해체하는 방법들만 제시되었다. 우라늄으로 오염된 콘크리트를 연간 100드럼 제염하기 위한 실용규모로 구축하여 시범적인 운영 결과 자체 처분 농도 이하로 대략 65%정도 처리가 가능하였다. 그러나 실제 정상적으로 연간 100드럼의 콘크리트를 처리하기 위해서는 장치의 문제점이 발견되어 개선이 필요하다. 또한, 미세 입자를 방사성 폐기물로 처리하지 않고 제염하여 처리효율을 높이는 연구를 진행하고 있다.
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2014.11
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석탄을 이용한 대규모 가스화 설비들은 전력생산과 연료합성에 있어서 실제 상업적으로 많이 적용되어 이용되고 있다. 그러나, 상대적으로 수급과 가격에 있어 장점이 있는 폐기물을 원료로 이용한 가스화기술의 적용과 상용화기술의 개발은 석탄가스화기술과 비교하여 적용실적 및 분야가 다소 부족한 것이 사실이다. 이러한 필요성에 의해 폐기물을 원료로 이용한 가스화기술의 개발이 국내뿐 아니라 국외에서 많은 연구와 관심의 대상이 되고 있다. 폐기물 가스화시 폐기물을 구성하는 원료 물질들은 대부분 가스상 오염물질들로 전환된다. 이런 과정을 통해 가스화기에서 생산된 합성가스는 분진, H2S, COS, HCl, NH3, HCN, 중금속등의 다양한 오염물질들을 포함하고 있다. 폐기물을 원료로 하여 개발되고 있는 에너지생산 및 화학합성 공정들은 장치의 부식방지, 촉매피독, 오염물 농도 규제치를 만족시키기 위해 엄격한 정제수준이 요구된다. 이러한 정제수준의 달성을 위해 석탄과 폐기물을 원료로 한 가스화 공정에 대하여 고온조건에서 필터와 흡착제를 활용한 정제기술들이 개발되어왔다. 본 연구는 파일럿 규모의 실험설비를 이용하여 폐기물 합성가스 내에 존재하는 오염물질들의 처리, 제거 특성을 살펴보고 기초적인 운영특성을 알아보았다. 유량, 온도, 압력등의 다양한 공정조건에서 기초적인 기능을 수행하는 고온백필터 운영을 통한 집진성능을 알아보았다. 사업장폐기물과 폐자동차에서 발생하는 ASR을 대상으로 가스화 후 발생되는 분진에 대한 집진성능을 평가하였으며 1차백과 2차백으로 구성된 2개의 필터를 이용하여 총괄 집진이 이루어졌다. 1차백에서 평균 입구농도가 36,923 mg/m³, 출구농도가 4,351 mg/m³으로 나타났으며 평균 제거효율은 90.05%로 나타났다. 2차백의 평균 입구농도는 4,351 mg/m³, 출구농도가 7.2 mg/m³으로 나타났으며 2차백의 평균 제거효율은 99.83%로 나타났다. 1차/2차백을 모두 통과한 전체 가스의 총 제거효율은 99.98%로 입구평균농도가 36,923 mg/m³인 조건에서 출구농도가 7.2 mg/m³를 나타내었다.
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2014.11
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각종 기계 가공 산업체에서 발생하는 절삭유 폐수는 성상이 다양하며 일반적으로 화학적 특성 및 기름방울의 크기에 따라 유화 되지 않은 상태의 부상유, 용해성분산유 및 유화상태의 에멀젼오일 등으로 나눌 수 있으며, 작업 환경에서의 노출은 피부암, 위암, 췌장암, 후두암, 직장암, 담낭암과 강한 연관성을 갖고 있는 것으로 보고되고 있어 암을 유발 시킬 수 있는 발암성물질로 의심되고 있는 실정이다. 이러한 절삭유를 처리하는 일반적 방법으로 물리적, 화학적 또는 물리･화학적 방법 등과 같은 처리방법이 있으며, 유화되지 않은 부상유는 주로 중력 분리법으로 처리되며, 처리방법에 따라, 유수분리기는 Slop Tank, API(americal petroleum institute) 유수분리기, CPI분리기(corrugated plate interceptor) 등으로 오일의 비중 차에 의하여 분리하여 처리된다. 그라나, 이러한 방법들은 대부분 처리 효율이 낮거나 효율이 높으면 많은 비용이 소요되는 것으로 새로운 처리 방법이 요구된다. 본 연구는 에너지를 저감할 수 있는 방안으로 실험실 규모의 전기분해 장치를 이용한 수용성절삭유 처리를 위하여 단극전해조와 충진복극전해조에서의 전류 및 전력효율을 비교분석하였다. 이때 전극 간격은 10mm로 총 6개의 전극을 설치하였으며, 전압은 7V로 정전압을 유지하며 충진복극전해조의 충진물로 활성탄을 75% 충진하여 60분 동안 전해 실험하였다. 단극전해조와 충진복극전해조에서의 수용성절삭유의 전해특성에 따른 전류효율은 단극 전해조에 의한 전류효율은 13.1%였으며 GAC에 의한 충진복극전해조의 전류효율은 20.8%로 7.8% 전류 효율이 좋았으며, 수용성절삭유 CODCr 오염물질당 전력효율은 단극전해조가 874 mgCODCr/Whr, 충진복극전해조가 1,386 mgCODCr/Whr로 단극 전해조보다 높은 전력효율을 나타내었다. 이상의 실험 결과 단극전해조에 의한 수용성절삭유보다 충진복극전해조에 의한 처리가 전류효율 및 전력효율에서도 뛰어나므로 본 연구에서는 충진복극전해조가 수용성절삭유처리에 에너지 효율 면에서 좋은 것으로 사료된다.
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2014.11
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최근 지정 폐기물처리에 대한 관심이 사회적으로 많아지면서 폐기물의 재활용과 안정화 처리에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 에폭시수지는 내열성, 내화학성, 내수성, 절연성이 우수하며, 성형성이 좋고 경화시간이 짧아 도료, 토목, 건축 등에서 다양한 재료로 사용되고 있다. 국내에서는 2010년 이후로 매년 30만 톤 이상의 에폭시 수지를 생산하고 있고, 약 11만 톤 정도를 매년 수출하는 추세이다. 에폭시 수지 제조공정에서 나오는 폐기물은 폐합성수지 및 폐유기용제등의 지정폐기물로 포함되며, 그 중 폐합성수지는 2011년 기준으로 연간 약 1.5만 톤 이상이 발생하였다. 본 연구에서는 에폭시 수지 제조공정 중, 탈염분액 공정에서 발생하는 폐합성수지를 채취하여 분석하였다. 탈염분액 공정에서는 제조공정 중에 사용된 주원료인 비스페놀A(BPA)와 액상 수지인 ECH (epichlorohydrin), 톨루엔, 세척제인 NaOH 등을 배제하고, 정제된 에폭시 수지를 얻게 된다. 이 과정에서 에폭시 수지와 탈염폐수의 중간체인 고체형 폐기물이 발생하게 되며, 이 폐기물에는 톨루엔을 비롯한 비스페놀A 등 수지들이 포함되어 지정폐기물로 분류되어 처리된다. 탈염분액 공정 폐기물은 폐기물공정시험법에 의해 pH, 수분함유량, 고형물, 회분, 가연분, 강열감량, 휘발성 고형물, 유기물 함량 등을 확인하였다. 폐기물의 pH는 약 11.2로 높은 알칼리성을 띄었고, 수분함유량은 약 51.6%, 고형물 함량은 48.4%, 강열감량은 약 94.7%를 보였다. 폐합성수지는 연소시 열량이 높은 장점을 갖고 있어 대부분의 재활용 업체에서 연료로 재활용하며, 폐기물의 처분시 주로 소각법을 사용한다. 하지만 폐합성수지에 포함된 다양한 위해성 물질에 의해 소각시 배출되는 물질에 대한 물질 수지가 확인이 되지 않고, 그 유해성에 대한 검증이 되지 않는다. 따라서 폐기물 자체에 포함된 물질들의 정확한 분석을 통해 위해성을 갖는 물질에 대한 안정화를 진행하고, 안정화 이후의 폐기물에 대한 재활용 및 처분 방법에 대한 안전관리기법을 제시할 수 있다.
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2014.11
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일반적으로 가스화는 고온에서 산소/공기 등을 이용하여 합성가스를 얻는다. 가스화로 후단에 위치한 정제공정에 의해 불순물이 제거된 합성가스는 메탄올의 합성 원료로 쓰이거나 터빈과 같은 발전시스템에 직접 이용되며, 더 나아가서는 연료전지에 이르기까지 다양한 범위에서 이용된다. 이러한 폐기물 가스화 기술은 폐기물을 에너지 자원으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 매립지의 부족으로 인한 폐기물처리 방법에 대한 대응책이될 수 있다. 가스화 공정에서 발생하는 미립자 상태의 불순물 특히, 분진은 각 단위 공정 설비 내부에 파울링 현상을 발생시키기 때문에 여러 단계의 정제 공정을 통해 분진을 제거해야 한다. 따라서 분진의 제거 효율을 높이기 위해서는 벤츄리 스크러버, 중화세정탑, 탈황세정탑 그리고 습식전기집진기를 이용하여 분진을 제거하는 방법이 있다. 본 연구에서는 사업장폐기물과 ASR폐기물을 각각 원료로 하여 5단계의 정제설비 후단에서 분진의 거동을 판단하였다. pilot급 가스화로 후단에서 발생하는 분진의 평균 농도는 7,708 mg/m3, 34,038 mg/m3 으로 ASR 폐기물이 사업장폐기물에 비해 4배 이상의 분진이 배출되었다. 하지만 습식전기집진기를 통과한 두 폐기물의 합성가스 모두 분진이 검출되지 않아 제거 효율이 100.0%에 가까운 것으로 분석되었다. 따라서 폐기물을 이용한 순산소 가스화 공정에서 발생하는 분진은 이와 같은 정제 설비를 통해 효율적으로 제거가 가능한 것으로 판단된다.
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2014.11
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신규의 환경오염물질로서 PFOS나 PFOA와 같은 과불화 화합물(perfluorinated compounds, PFCs)은 표면처리제, 계면활성제, 화제진압용 소화제 등 다양한 용도로 널리 사용된다. 하지만 이들 PFCs은 PBT(persistency, bioaccumulation, toxicity) 특성으로 인해 심각한 환경오염을 유발하고 있는 실정이다. 예를 들면, 오염원이 없는 극지방을 비롯한 거의 모든 환경매체에서 지속적으로 검출되는 것으로 알려져 있다. 그래서 PFCs의 연구는 매우 중요하다. 이 연구는 대표적인 영산강 수계인 황룡강과 영산강을 대상으로 10종의 PFCs를 정량적으로 측정하였다. 시료는 봄철과 가을철 두 번에 걸쳐 이루어졌고, 조사 지점은 총 19개 지점으로, 담양(1지점), 장성(2지점), 광주(6지점), 나주(3지점), 함평(3지점), 무안(1지점), 영암(1지점), 목포(1지점)이였다. 총 10종의 PFCs을 대상물질로 하여 LC-MS/MS를 사용하여 분석한 결과, PFOS (perfluorooctanesulfonate)가 8.24~115.34 ng/L (평균 41.6 ng/L), PFOA (perfluorooctanoate)가 4.02~8.86 ng/L (평균6.64 ng/L)로 검출되었다. 또한, PFNA(perfluorononanoate)는 두 번의 모니터링에서 모두 검출되지 않았고, PFHxS (perfluorohexanesulfonate)의 경우 평균농도가 1.47 ng/L로 PFOS/PFOA에 비해 비교적 낮은 농도로 검출되었다. 현재까지 영산강 수계에서 조사된 PFCs 모니터링한 결과는 조사지역에 따라 큰 차이를 보였으나, 타 지역 수계에 비해 농도가 낮은 것으로 나타났다. 결과적으로 PBT 특성을 갖고 있는 PFCs가 영산강 수계 전반에서 검출되고 있어서 지속적인 모니터링 연구조사를 수행해야 할 것으로 판단된다.
100.
2014.11
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산업단지에서 발생되는 폐수는 자체 처리 후 하수처리장으로 연계하거나 산업폐수처리장을 통해 처리 후 방류된다. 산업단지 내 공급되는 공업용수는 인근 정수장에서 1차 처리 된 용수를 공급받고 있으며 세정용, 냉각용, 온･습도 조절용수 등으로 이용될 정도의 수질을 나타낸다. 제품생산용이나 공정용수의 경우 수질기준이 공업마다 다르기 때문에 일괄적으로 처리하기에는 다소 무리가 있으며 비경제적이다. 따라서 현재 공업용수의 공급 수질기준에 맞추어 효율적이고 경제적인 다양한 처리 방안이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구는 산업단지에서 발생하는 방류수를 공업용수로 재이용하기 위하여 방류수 수질을 현재 공급되고 있는 공업용수의 수질기준과 비교 분석하고 재이용 방안으로 멤브레인공정과 이온교환공정을 적용하여 처리 수질 및 효율을 비교하였다. 먼저 pH, 총 증발잔류물, 총 경도, 철, 망간, 알칼리도, 염소이온, 탁도의 항목에 대한 산업단지 방류수 수질을 분석한 결과 pH, 철, 망간, 탁도의 경우 공업용수 공급기준과 유사하게 나타났지만 총 증발잔류물, 총 경도, 알칼리도, 염소이온의 경우 높은 농도로 분석되어 처리되어야 할 항목으로 나타났으므로 실험실 규모의 반응조를 설치하여 위 항목에 대한 멤브레인공정과 이온교환공정 실험을 진행하였다. 멤브레인 실험 결과 UF막 실험에서는 전반적으로 제거효율이 낮게 나타나 단독공정으로 적용하기에는 부적합하다고 판단되었고 NF막 실험에서는 총 경도, 총 증발잔류물, 알칼리도, 염소이온 항목에서 모두 좋은 제거 효율을 보였으나 염소이온의 경우 37.9mg/l로 다소 높게 유출되었다. 이온교환수지 실험 결과 양이온교환수지의 경우 총 증발잔류물 556mg/l, 염소이온 238.1mg/l, pH 2.9로 나타나 기준을 만족하지 못하였다. 음이온교환수지의 경우 염소이온은 8.0mg/l로 처리가 잘 된 반면 pH 12.2, 알칼리도 598mg/l로 높게 나타났으며 총 증발 잔류물과 총 경도제거에도 좋은 효율을 보이지 못하였다. 두 이온교환수지를 2단으로 구성하여 순차적으로 접촉시켜본 결과 모든 항목에 걸쳐 만족스럽게 나타났으며 특히 두 공정 모두 문제가 되었던 pH의 변화도 기준 범위를 벗어나지 않았다.
