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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2016년 추계학술발표회 논문집 (2016년 11월) 134건
구도발표
1.
2016.11
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자동차 산업 발달로 인하여 해마다 증가하는 폐타이어 발생과 그에 따른 처리에 관한 문제는 날로 심각해지고 있다. 폐타이어는 연소 시 오염물질 발생으로 인한 2차 환경오염을 야기하므로 보다 안정적으로 재생 에너지화 하는 폐기물 처리 방법에 대한 기술개발 중요성이 날로 증대되고 있다. 또한 국내 폐타이어의 주 이용 분야가 시멘트 킬른 또는 단순 소각에 의한 열원으로의 이용이 약 60%를 차지한다는 점에서 폐타이어의 재생에너지원으로서 경제성을 향상 시키는 요구가 나타나고 있다. 따라서 폐타이어 재생 에너지화의 경제성 문제를 해결하기 위하여 부가가치를 높이는 기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 폐타이어를 자원화 하는 열분해 기술은 무산소 조건에서 400~600℃ 정도의 반응온도로 폐타이어를 가열하여 고분자 물질을 분해하는 친환경적인 공정으로, 열분해오일, 카본블랙, 철심과 같은 열분해 부산물의 회수를 통하여 경제성 또한 높일 수 있는 이점을 가지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 폐타이어의 재생 에너지화 연구를 위하여 폐타이어의 열분해 특성 연구를 수행하였다. 폐타이어의 열분해는 기체-고체간 열 및 물질 전달이 우수한 원뿔형 분사층 반응기를 사용하여 실험을 수행하였다. 폐타이어 열분해 실험은 열분해 반응온도와 시료의 투입속도를 실험 변수로 선정하여 실험을 수행하였으며, 실험 조건별로 생산된 열분해 오일의 물리-화학적 특성을 분석하여 폐타이어 열분해 오일의 특성을 연구하였다.
2.
2016.11
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지속적인 화석 연료의 사용으로 인해 발생하는 환경오염 때문에 대체에너지를 찾는데 많은 연구가 진행되고 있다. 국내에서 발생되는 폐기물은 가연분 함량이 높아 폐기물 고형연료로 생산할 경우 화석원료의 대체제로 사용 가능성이 크다. 이러한 SRF는 최근 주목 받기 시작한 기술로 폐기물을 선별･파쇄 및 건조를 거쳐 생산되며, 국내 SRF의 발열량 기준은 약 3,500kcal/kg 으로 화석연료 및 바이오매스와 비교했을 때 연료로 사용하는데 문제가 없을 정도의 품질기준을 만족시키고 있다. 하지만 SRF의 생산 효율이 60%이하로 낮은 실정에 있어, 연료로 사용가능한 폐기물들이 버려지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 극복하기 위한 방안으로 SRF를 생산하고 남은 잔재물(저품위 폐기물)을 다시 고형연료로 생산하여 열처리 시설에서 에너지 회수 시설에 적용하기 위한 실험의 하나로 저품위 폐기물의 기초특성분과 본 폐기물의 연소특성에 대해서 평가하였다. 실험결과 비록 MBT(Mechanical Biological Treatment) 처리를 거친 저품위 폐기물을 사용했지만 기존 SRF 연소특성과 비교했을 때 좋은 연소특성을 보였으며, 대기배출허용기준 또한 만족하였다. 본 연구에서는 SRF를 이용하여 에너지화 기술 중 하나인 가스화기술을 적용해 실험을 진행하였다. 실험조건으로는 고정층 반응기에서 공기 산화제를 사용하였으며 반응온도와 시료투입량을 900℃와 1g/min으로 고정하였다. 최적 ER(Equivalent ratio)을 찾기 위하여 0.2,0.4,0.6으로 변화를 주었다. 또한, 가스특성을 평가하기 위하여 Micro-GC를 통해 합성가스의 조성을 파악하였으며, 건조가스수율, 냉가스 효율, 탄소 전환율을 가스화특성 평가 인자로 사용하였다.
3.
2016.11
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매립지에서 발생하는 매립가스는 악취를 발생시켜 주변지역 대기환경을 저해하고 있다. 매립가스의 주성분은 온실가스인 이산화탄소(CO2)와 메탄가스(CH4)로 구성되어 있어, 바이오에너지와 같은 대체에너지 생산 기술 등의 연구에 활용되고 있다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생하는 RDF char를 이용하여 CO2/CH4 개질 반응을 통해 생성되는 합성가스의 주성분인 CO, H2의 생성 특성에 대해 연구하였다. 1023∼1173K의 온도에서 CH4/CO2 ratio는 1.3으로 고정하여 혼합된 CO2와 CH4를 RDF char와 반응시켜 생성되는 H2와 CO의 변화를 측정하였다. 실험 결과에는 반응 온도가 1123K일 때 SUS bed의 CO2 전환율은 3.2%로 나타났으며, 반면 RDF char에서의 CO2 전환율은 81.7%로 나타났다. 이러한 실험결과로 RDF char는 CO2 개질반응에 촉매 역할을 하는 것으로 판단된다. 반응 후 RDF char 성분 분석 결과에 따라 함량이 높은 CaO는 반응전과 후 비슷한 결과를 나타났고 CO2 전환에 영향을 주지 않아 촉매 역할을 하는 Fe2O3나 TiO2에 의한 것으로 판단된다. 산소가 없는 경우에 RDF char에 의한 CO2와 CH4 개질 반응은 온도 증가에 따라 CO2 전환율은 45.3%(1023K)에서 83.16%(1173K)로 증가하였고 CH4 전환율은 10.2%(1023K)에서 27.0%(1173K)로 증가하였다. 또한 산소가 있는 경우는 산소 없는 경우보다 CH4 전환율은 1173K에서 27.0%에서 41.1%로 증가하고 발생가스의 H2 비율은 15.8%에서 22.3%로 증가한 것으로 나타났다. 이는 RDF char에 의해 메탄과 이산화탄소 개질 반응에 Reforming reaction과 Reverse WG shift reaction, Boudouard reaction, Reverse WG shift reaction에 의한 영향을 받는 것으로 판단된다.
4.
2016.11
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‘전국 폐기물 발생 및 처리현황’(환경부, 2014)에 따르면, 국내의 전국 폐기물 총 발생량은 매년 증가하는 추세이다. 건설 폐기물을 포함한 ‘14년도 총 폐기물 발생량은 388,486톤/일에 달하며, 지정폐기물을 포함하면 폐기물 발생량은 더 증가한다. 이렇게 발생한 폐기물은 매립, 소각, 재활용, 해역배출로 처리되었다. 하지만 국내의 육상 폐기물 해역배출은 런던협약에 ‘16년부터는 전면 금지되었으며, 매립과 재활용을 통한 폐기물의 처리는 한계가 있다. 지속적으로 발생량이 증가하는 폐기물의 처리와 지정폐기물, 재활용 금지 및 제한대상 폐기물을 처리하기 위하여 폐기물의 소각처리가 필수적으로 요구된다. 국내에서는 정책적으로 폐기물 소각시설의 폐자원에너지 회수와 사용에 대해 집중하고 있으며, 2015년에 폐기물 소각시설의 소각열에너지 회수･사용률 산정방법을 확정하여 2018년 1월 1일부터 자원순환기본법을 통해 시행할 것을 예고하였다. 사업장폐기물 소각시설의 소각열에너지 회수･사용률 산정방법에 따르면 열정산법을 이용해 입열과 출열을 산출하여 소각시설의 효율을 계산한다. 소각로의 방열손실은 에너지의 회수 효율을 낮추는 출열 항목 중 한가지로 각 시설마다 측정하여 평가되어야 한다. 현재 방열손실 평가를 위한 소각로의 벽면 온도 측정은 지점측정법을 이용하여 실측되고 있다. 하지만 접촉식 온도 측정은 대상의 접촉 지점마다 온도가 다르게 측정 될 수 있으므로 대상 시설의 평균 표면온도를 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 비접촉 방식으로 온도를 측정하는 적외선 열화상 카메라는 넓은 면적의 온도를 동시에 측정 가능하며 대상 시설의 평균 온도를 비교적 정확하게 측정 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 소각시설의 출열 항목 중 방열손실의 측정 및 평가를 위해 적외선 열화상 카메라를 이용하였으며, 소각로 표면 온도 측정방법과 소각시설의 방열손실 산정 방법을 정립하였다.
5.
2016.11
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범정부적으로 2016년부터 유기성 폐수슬러지 해양배출이 전면 금지되고 육상처리를 권장하고 있어 주로 산업체에서 배출하는 폐수슬러지 육상처리 비용이 지속적으로 증가할 것으로 예상되며 따라서 슬러지 처리의 어려움으로 산업체의 경쟁력을 저하할 것으로 예상된다. 산업폐수 및 일부 하수슬러지에는 다양한 중금속과 미생물 분해가 어려운 유기물이 다량 포함되어 있어 기존 기술로 처리가 곤란한 실정이다. 육상처리 기술 중에서 비용이 저렴한 방법은 주로 매립에 준하는 것이므로 슬러지에 포함된 유기물에 의해 지구온난화지수(GWP)가 이산화탄소보다 21배 높은 메탄을 다량 배출하고 있으며, 중금속에 의한 지하수와 토양 오염이 우려된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 중금속 함유 산업슬러지를 건조 후 용융로에서 보조연료와 열분해 가스로 1,500℃이상의 고온 화염을 형성하여 폐수슬러지에 포함된 회분과 중금속을 용융 슬래그로 배출․유리화함으로써 분진 발생 감소와 회분에 포함된 중금속성분의 용출을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 건조 폐수슬러지를 용융하기 위하여 용융로 및 2차버너를 제작하여 용융실험을 수행하였으며, 열 회수 장치를 설치하여 열 회수 실험 또한 수행하였다.
6.
2016.11
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하수슬러지 및 음식물류폐기물과 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 하수슬러지와 음식물류폐기물을 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 하수슬러지 혐기소화시설에서 음식물류폐기물을 병합처리 하는 경향이 늘고 있다. 그러나 운전중인 하수슬러지 바이오가스화 시설은 그 유기물분해율과 메탄생성율 측면에서 그 효율이 매우 저조하며, 음식물류폐기물 바이오가스화 시설은 효율은 많이 증가하였으나 아직까지는 그 안정적 운전이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 최근 하수슬러지와 음식물류폐기물을 병합처리하는 추이에 맞춰 효율성과 안정적 운전에서 문제점을 조사하고 이를 해결할 수 있는 고려인자들을 도출하여 그 가이드라인을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 하수슬러지만 혐기소화하는 5개 시설과 하수슬러지 혐기소화시 음식물류폐기물을 병합처리하는 9개 시설을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 병합처리 바이오가스화 시설의 문제점들을 조사하고 그 문제점을 해결하기 위한 고려인자들을 도출하는 것이다. 또한 계절별로 하수슬러지 바이오가스화 시설 4개와 병합처리시설 7개에 대하여 정밀모니터링을 실시하였다. 이 정밀모니터링을 통하여 현장조사에서 도출된 고려인자에 대한 구체적인 가이드라인들을 제시하고자 한다. 가이드라인 제시는 전처리 등 6가지 공정별로 하수슬러지와 음식물류폐기물 물성들을 고려하여 제시하였다.
7.
2016.11
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Pyrolysis Reaction Characteristics of HFC-134a(1,1,1,2-Tetrafluoroethane, CH2FCF3) by using Catalyst
Non-CO2 온실가스인 염화불화탄소(Chlorofluorocarbons, CFCs)와 수소염화불화탄소(Hydro-Chlorofluorocarbons, HCFCs)는 오직 인류의 경제(산업) 활동에 의해 발생하며 인체에 무해하고 안정한 물질이기 때문에 냉매, 분사제, 발포제 등 여러 분야에서 다양하게 사용되었지만 오존층 파괴물질으로 국제협약인 몬트리올 의정서에 의해 생산과 사용이 규제되었다. 이에 대한 대체물질로써 수소화불화탄소(Hydrofluorocarbons, HFCs)와 과불화탄소(Perfluorinated compounds, PFCs)가 개발되었지만 여전히 높은 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)를 지닌 것으로 알려져 있다. 또한 국내 HFCs 소비량은 꾸준히 증가하고 있는 추세로 HFCs 중 전기･전자제품 및 자동차에 99% 이상 냉매로 사용되는 HFC-134a(1,1,1,2-Tetrafluouroethane, CH2FCF3)는 물리･화학적으로 안정된 난처리성 물질로써 처리 시 많은 에너지(높은 온도)가 필요하며, 강산으로 알려진 불산(Hydrogen fluoride, HF)의 발생으로 처리시설의 부식을 야기시킨다. 이에 따라 HFC-134a의 안정적이고 효율적인 분해 기술 개발을 위한 연구가 필요하다 사료되며 본 연구는 수직형 관형흐름 반응기를 이용한 촉매열분해를 적용하여 촉매별 HFC-134a 분해효율 연구하고, 각 촉매별 열분해 반응 생성물의 비교를 통해 HFC-134a의 촉매열분해 특성을 알아보고자 하였다.
8.
2016.11
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Many researchers around the worlds are getting their attention on developing carbon dioxide reduction technologies. In this research, the method to utilize captured carbon dioxide was suggested using industrial wastewater which was produced from refined salt production process. High concentrations of metal carbonates such as calcium, magnesium and so on were contained in them and it could lead to carbon fixation which can lead to utilization of precipitated salts for various purposes. In this research, 30 wt% of monoethanolamine, diethanolamine and methyl-diethanolamine solutions were used as absorbents and precipitated salts were produced as final product. Using X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope, crystal structures of the products were verified.
9.
2016.11
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현재 국내 폐기물은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)의 3R 정책을 바탕으로 발생량 감축 및 재활용을 유도하고 있다. 하지만 재활용이 불가능한 상태의 폐기물과 재활용처리 후 발생하는 부산물 등은 최종적으로 소각과 매립을 통하여 처리되고 있다. 이처럼 소각처리 될 수밖에 없는 폐기물은 단순 소각처리 되는 양을 최소화하고 연소과정에서 발생되는 에너지를 회수(Recovery)하여 열 또는 전력에너지로 적극 활용해야 할 필요가 있다. 하지만 현행 에너지 회수기준의 회수율 산정 방법은 생산에너지를 기준으로 하여 생산 후 버려지는 에너지도 포함됨으로써 실질적인 회수로 판단하기에 한계가 존재한다. 즉, 현행 에너지 회수기준은 회수율 증진을 위한 기술개발 및 시설개선 등과 같은 도입취지와 목적을 충분히 반영하지 못하고 있는 실정이다. 또한 에너지회수율 산정의 핵심 매개변수인 폐기물 저위발열량에 대한 측정 및 분석 방법의 명확한 공통기준이 없어 객관성이 부족한 상황이다. 이에 2015년 ｢폐기물관리법｣ 시행규칙 제3조제2항 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”에서는 폐기물 소각 처리를 통하여 회수되는 에너지 중 실제 사용되는 에너지의 비율을 바탕으로 하는 에너지 회수･사용률 산정방법과 투입 폐기물로부터 기원하는 정확한 투입에너지 산정을 위한 저위발열량 산정방법을 제정･고시하였다. 본 연구에서는 새로 제정된 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”을 바탕으로 국내 사업장폐기물 소각시설에서의 폐기물 저위발열량과 에너지 회수･사용률을 산정하였다. 산정에 요구되는 데이터는 3개월간의 업체 내실제 계측데이터를 활용하였으며, 계측이 불가능한 항목은 현장 측정 결과를 적용하였다. 대상시설은 스토커소각로 3기(시설 A, B, C)와 로터리킬른-스토커 병합방식 소각로 1기(시설 D)로 하였으며, 주별･월별･분기별로 구분하여 산정 결과를 도출하였다. 분기별 산정결과 폐기물 저위발열량의 경우 시설 A, B, C, D 각각 3,684kcal/kg, 2,960kcal/kg, 3,081kcal/kg, 2,794kcal/kg로 산정되었으며, 에너지회수･사용률은 각각 54.2%, 54.6%, 64.7%, 52.1%로 산정되었다. 이러한 결과는 에너지생산량 기준의 에너지회수율 대비 약 5∼20% 차이를 나타냈으며, 에너지회수･사용률을 높이기 위해서는 생산된 에너지 중 판매량을 최대화 하는 것이 가장 중요하고 효과적일 것으로 판단된다. 또한 장기적으로 보조연료 투입량과 전력 사용량 감축을 위한 기술개발과 시설공정 및 운영방식의 개선이 필요할 것으로 사료된다.
10.
2016.11
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잔류성유기오염물질(Persistent organic pollutant)은 안정성이 높아 잘 분해되지 않으면서 동시에 강한 독성을 가진 물질이기 때문에 대부분의 국가에서 배출량을 규제하고 있다. 주로 POPs라고 일컫는 이 물질들 중에 다이옥신은 대표적인 비의도적 잔류성유기오염물질이며 그에 따라 많은 연구가 진행되어 왔다. 다이옥신은 PCDD(Polychlorinated dibenzo-p-dioxin), PCDF(Polychlorinated dibenzofuran)의 congener를 통상적으로 지칭하며 염소의 치환 위치와 수에 따라 총 75개의 PCDD, 135개의 PCDF가 존재한다. 그 중 독성을 가진 17개의 다이옥신 congener에 대한 안정성 연구를 순이론적 계산의 일종인 DFT(Density functional theory) 계산을 통해 수행하였다. DFT 계산은 Gaussian09W software를 통해 수행하였으며 B3LYP/cc-pvdz, B3LYP/6-311+G(d,p) level로 구조 최적화와 진동수를 계산을 하였다. 17개의 다이옥신 congener는 모두 평면 구조를 이루고 대칭성에 따라 각각 D2h, C2v, C2h, Cs 의 point group으로 최적화 되었다. 계산 결과를 통해 얻은 열역학적 특성과 HOMO (Highest occupied molecular orbital)-LUMO(Lowest occupied molecular orbital)를 통해 다이옥신 congener의 생성엔탈피, 생성자유에너지, 엔트로피, 이온화포텐셜, 전자친화도 값을 도출하였고 안정성을 잔류성과 연관 지어 평가하였다. 본 계산 연구는 추후 다이옥신 배출 자료와 비교를 통해 congener 패턴을 예측하는 연구를 수행하는데 도움이 될 것이다.
11.
2016.11
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전 세계적으로 환경을 보전하고 지속가능한 사회를 만들기 위해 소각･매립을 최소화하고 재활용을 촉진하는 제도적 틀을 구축하는 노력을 하고 있다. 우리나라도 자원순환 기반을 구축하고 자원순환을 촉진하기 위해 2018년부터 자원순환기본법이 시행될 예정이며, 포장재 폐기물에 대해서는 EPR 제도 관리 품목을 확대 시켜 나가면서 자원순환사회구축에 이바지 하고 있다. 특히 EPR 제도 내에서 관리 되고 있는 종이팩은 낮은 재활용률 때문에 향후 관리방향에 대한 고찰이 필요하다. 이에 본 연구에서는 종이팩 재활용 제도적 관리 방법별 기대효과 및 예상되는 문제점을 비교･분석하여 적절한 향후 관리방안을 제언하고자 한다. 현재 종이팩 실제 재활용률은 재활용 의무율에 9%P 미달되고 있으며, 이는 배출 단계에서 종이팩 분리수거함 부재로 인한 폐지와의 분리배출 인식이 낮고, 수집･회수 단계에서 규모의 경제가 낮아 회수가 잘 되지 않고 있으며 재활용 단계에서는 종이팩을 화장지로만 재활용하기 때문에 지속가능성이 낮은데 문제가 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 종이팩 재활용을 관리하는 기관에서는 무균팩의 재활용성이 낮은 이유로 EPR 제도 내에서 무균팩과 살균팩의 분담금 차등화 또는 무균팩만 폐기물부담금 제도 혹은 자발적 협약제도로 관리하
는 방안을 제시하였다. 무균팩과 살균팩을 분리관리 하게 된다면 향후 EPR 제도 내에서 살균팩의 재활용률이 의무율에 90%까지 달성 할 수 있지만, 현재 종이팩과 폐지 분리배출 인식 문제 및 종이팩 분리수거함 부재 문제 확대, 경제규모 문제로 인한 회수율 저하 등 현존하는 종이팩 재활용 문제들이 해결되지 않고 확대 될 것으로 예상된다. 무엇보다도 분리관리를 위해서는 무균팩과 살균팩의 회수부터 재활용까지 통계자료 집계가 가능해야 하지만 따로 통계자료 집계를 할 수 있는 체계가 구축되어 있지 않아 EPR 제도 내 분담금 차등화, 무균팩을 폐기물부담금 혹은 자발적 협약제도로 관리는 어려움이 있을 것으로 예상된다. 뿐만 아니라, 무균팩을 폐기물부담금제도로 관리 한다는 것은 자원순환형사회 구축을 위해 EPR 품목을 확대하고 있는 제도적 방향에서 벗어나는 방안이라고 할 수 있다. 따라서, 종이팩 재활용의무율 달성을 위해 단순한 수치 달성 목적이 아닌 현재 종이팩 재활용 각 단계별 문제점을 근본적으로 해결하여 고급 순환자원인 무균팩 및 살균팩을 관리하여 지속가능한 사회를 만들 수 있도록 현 체계 내에서 정부 및 이해관계자들의 노력이 필요 할 것으로 사료된다.
12.
2016.11
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최근 나노기술의 발달로 산업, 의료, 환경 등 다양한 분야에서 나노물질 사용량이 급증하고 있으며 이에 따른 소비재의 폐기, 재활용 시설, 하･폐수처리시설, 소각시설에서 나노물질 함유 폐기물이 새롭게 발생되고 있다. 특히 나노물질은 내부 또는 외부차원의 크기가 1-100 nm로 동일 성분을 가진 큰 입자와 다른 물리화학적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 나노크기의 은 입자로 만든 항균섬유, 탄소나노튜브를 사용한 고성능 배터리, 도료, 나노 이산화티타늄을 첨가한 코팅제, 산화아연을 첨가한 자외선 차단제 등 다양한 제품이 제조되어 사용되지만 제품에 대한 자세한 물질정보는 거의 알려져 있지 않다. 2015년 기준 나노물질을 첨가하여 만든 제품수는 1,814개로 주로 건강과 피트니스 제품이 가장 많았고, 개인용품, 의류, 화장품이 순차적으로 조사되었다. 특히 자동차, 전자제품, 연료첨가제, 플라스틱 등에서도 사용되고 있다. 우리나라에서 사용되는 나노물질의 종류는 15종으로 이 중 사용량이 가장 많은 것은 OECD 안전성시험 제외물질인 카본블랙, 탄산칼슘, 그리고 15년도에 조사한 이산화규소이었다. 그리고 나노물질 함유 폐기물에 대한 국제적인 시험방법이 아직 마련되어 있지 않아서 선행 연구자료를 토대로 분석프로토콜을 작성하였다. 따라서 본 연구에서는 사용량과 나노물질의 물리화학적 특성과 배출형태 등을 고려하여 조사대상나노물질로 산화아연, 이산화티타늄, 탄소나노튜브, 은나노를 선정하였다. 조사대상 시료는 나노물질의 사용 후 폐기물, 하･폐수처리시설 슬러지, 소각시설 비산재, 바닥재, 분진 그리고 매립지 침출수와 슬러지 등 30건을 채취하였다. 채취한 시료의 용출농도는 폐기물공정시험방법, 함량농도는 토양오염공정시험방법 등을 이용하여 납, 카드뮴, 아연, 티타늄 등 16종을 조사하였다. 또한 나노물질의 물리적인 특성을 파악하기 위해 입도분석, TEM(투과 전자현미경), XRD와 XRF을 이용하여 시료를 측정하였다. 연구 결과 함량농도에서 크롬, 구리, 납, 바륨, 아연 등이 다른 항목에 비해 높게 검출되었다. 용출농도에서는 사용된 제조나노물질의 특성, 폐기물의 종류 및 성상 등에 따라 다양하게 나타났다.
13.
2016.11
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냉매는 냉동사이클을 형성하고, 냉각작용을 일으키는 매체로 산업용 냉동･공조기기, 에어컨, 냉장고 등 다양한 기기에 사용된다. 냉매는 편리한 물질이지만 냉매 중 대부분은 오존층 파괴 또는 온실효과 등 환경에 영향을 끼치는 물질이다. 냉매로 많이 사용되는 물질을 예로 들면, HCFCs는 오존층 파괴와 온실효과를 일으키고, HFCs는 오존층 파괴능력은 없지만, 교토협약에서 정한 6대 온실가스 중 하나에 속한다. 그래서 사용 전후로 냉매의 적정 관리나 처리가 중요하다. 하지만 관련법의 혼합한 부분과 관계자의 부적합한 대처로 냉매의 적정 관리와 처리가 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 냉매 관련법과 냉매 물질흐름도를 기반으로 관련 시스템 제도를 분석하고 문제점을 파악하여 적합한 냉매 관리 시스템 및 제도의 개선 방안을 제시하고자 한다. 국내법에서 냉매 관리 및 처리에 관련된 법은 ‘대기환경보전법’, ‘오존층 보호를 위한 특정물질의 제조, 규제 등에 관한 법률’, ‘폐기물관리법’, ‘전기･전자제품 및 자동차의 자원순환에 관한 법률’ 등이 있다. 이 법들은 단계별, 물질별, 제품별로 복합하게 이루어져 있다. 각 법들의 조문을 정리하여 관리 대상 물질 및 제품, 법에 해당하는 주체나 단계를 조사하였다. 이후 생산･수입단계, 사용단계, 회수단계, 처리단계로 분류하여 정리하였다. 냉매 흐름을 파악하기 위하여 냉매의 물질흐름도를 파악하였다. 그래서 연구를 진행하며 파악된 문제점 역시 주체별, 단계별로 정리하였다. 문제점들을 극복하기 위한 개선방안도 주체별로 분류하여 제시하였다. 냉매 관리에서 주요 문제점은 냉매 물질 모니터링 부재, 회수 및 처리 기준과 주체의 모호성, 관리 대상에서 일부 냉매물질 제외 등이 있다. 그에 따른 개선 방안으로는 주체별 역할의 강화 및 개선, 폐냉매 회수 및 처리 시스템 개선, 냉매 유지보수업자 등의 냉매 전문가 등록 및 자격 검증제도 도입 등이 있다. 본 연구는 문헌조사를 바탕으로 냉매 관리와 처리 시스템을 분석하여 개선방안을 제시하였다. 본 연구의 결과는 냉매의 친환경 시스템 및 정책 마련을 위한 기초 자료로 사용될 수 있다.
14.
2016.11
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수은은 온도계, 혈압계, 치과용 아말감, 전지, 형광등과 의약품 등 많이 사용되고 산업적으로도 전기 스위치, 촉매 등으로 중요하게 사용된다. 수은은 증기 흡입 시 폐렴을 유발하고 중추신경계와 신장에 영향을 줄 수 있을 정도로 매우 위험하여 수은과 수은 화합물의 사용이 금지되거나 제한을 받고 있으며, 대체물질과 대체 공정의 개발을 위한 노력이 행해지고 있다. 최근 연이은 병원, 학교 등의 혈압계, 온도계의 수은 누출사고와 형광등 생산시설인 (주)남영전구 광주공장의 해체 및 철거 중 수은 누출로 인한 근로자의 수은 중독 및 환경오염 사고와 비철금속업체의 수은 폐기물 처리문제가 대두되었다. 전국 병원 2,500개소 설문조사 결과, 143개 병원에서 혈압 및 체온계의 약 4천여개(수은량 : 약 140 kg)가 회수와 폐기가 필요한 것으로 조사되었다. 또한 미나마타 협약에서 요구되는 수은 수출･입, 공급원 파악, 임시보관 및 유통･보관, 회수, 처리 등 단계별 수은의 회수, 유통, 관리에 대한 체계 구축이 미흡하다. 수은폐기물은 미나마타협약에 의하여 ‘수은 구성 폐기물’, ‘수은 함유 폐기물’, ‘수은 오염 폐기물’로 나눠지고 본 연구에서는 ‘수은 함유 폐기물과 오염 폐기물’의 수입, 유통, 회수, 폐기 등 전과정 단계별 흐름 분석을 통하여 수은의 국내 흐름을 파악하고 관련 법 제도의 문제점을 분석하고자 함에 있다. 또한 수은 관련 유통량을 조사하고 폐기물의 처리 공정을 파악하여 대상 물질, 원료 사용량, 시스템 경계 설정, 데이터 수집 및 분석, 계산과 검증 등의 절차를 걸쳐 물질수지에 근거하여 ‘물질흐름도’를 작성하여 도출하였다. 물질흐름분석을 보다 쉽게 활용하고 적용할 수 있도록 ‘물질흐름분석 소프트웨어(STAN 2.5)를 활용하여 공정 내의 데이터 유입과 유출을 Shankey diagram 형태로 표현하였다. 연구 결과, 원자재 수은의 국내 유통량은 2014년 기준 국내 유입량은 약 3톤(제조량: 1 ton, 수입량: 2 ton)으로 집계되고 수입된 수은은 대부분 형광램프 제조(2.01 ton), 시약(0.76 ton), 촉매(0.12 ton) 등의 용도로 사용된 것으로 나타났다. 회수량은 문헌 조사 결과 수은 함유 부산물 및 폐기물 관리를 위해 도입되는 시나리오별 두 가지 기준을 적용하여 회수 가능량을 추정하였다. 시나리오에 따라 27.3 ton/yr, 25.4 ton/yr으로 예측하였다. 원자재 수은의 국내 재고량은 대략 0.5 ton/yr으로 보인다.
15.
2016.11
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지난 10년간 매년 15여 건의 재해가 평균적으로 발생하고 있으며, 특히 자연재해 중 수해 빈도수가 가장 높다. 태풍과 호우를 포함한 수해로 인한 피해액이 연간 피해액의 80% 이상에 해당하며, 나머지는 풍랑, 대설 등의 재해가 차지하고 있다. 이와 같이 예상치 못한 재해 발생 시 단기간에 다량의 재해폐기물이 발생하게 되며, 이로 인해 피해지역 주민들은 일상 생활환경에 중대한 피해를 입게 된다. 또한 대규모로 발생한 폐기물은 피해 지역으로의 진･출입을 방해하여 복구 작업이 지연될 가능성이 크다. 현재 수해폐기물은 거의 전량 매립 처분되고 있는 실정이다. 이러한 수해폐기물 내에는 가구나 가전제품 등 재활용이 가능한 물질이 다량 포함되어 있어 기존대로 단순 매립할 경우 자원 낭비를 야기하고 매립지의 수명을 단축시키게 된다. 한편, 일본의 경우 발생된 수해폐기물의 70%가 소각과 재활용으로 처리되고 나머지 30%가 매립되고 있어 국내 현황과 크게 대조된다 할 수 있다. 또한 ｢자원순환기본법｣이 제정･공포됨에 따라 2018년부터 폐기물처분부담금이 시행될 예정에 있어 재해로 인한 폐기물이 면제 대상이 되지 않는다면 수해폐기물 역시 시행 대상으로 이에 대한 준비가 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 가장 빈번하게 발생하는 수해로 인해 침수된 생활폐기물을 대상으로 성상별 관리방안을 제시하였다. 특히, 사례조사 지역으로 과거 수해 발생지역 중 생활폐기물이 다량 발생한 지역이면서 최근 수해가 발생한 지역에 초점을 두어 부산시를 대상으로 하였다. 부산시청 및 구청 실무자를 대상으로 인터뷰 및 설문조사를 진행하였으며 수해 당시 임시적환장(선별지)으로 사용된 재활용 선별장을 방문하여 관리상 현황 및 문제점을 도출하였다. 이를 바탕으로 다음의 5가지 측면 - ①수해폐기물 발생량 예측 및 사후 성상별 발생량산정, ②2차 임시적환장의 부지 선정 및 운영 관리, ③수해폐기물의 성상별 처리방법, ④공간정보와 연계한 수해폐기물 광역처리 방안, ⑤사후보고체계 및 통계자료 구축 - 에서 개선방안을 마련하였다.
16.
2016.11
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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.
17.
2016.11
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최근 전 산업에 걸쳐 청정생산, 효율적 순환자원의 활용 등에 대한 관심이 증가하여 제품의 재활용이 용이한 설계, 수거 및 재활용, 유해물질 사용제한 등을 목적으로 다양한 제도와 법률의 제･개정이 확대 및 강화되고 있다. 이에, 국내외 환경규제를 선제적으로 대응하고 자원순환형 친환경제품을 개발하기 위하여 기존제품의 본래 기능은 유지하면서 제품의 소재･구조개선을 통해 자원관리 및 자원순환을 촉진하는 유니소재화 제품을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 기화식 가습기에 대해 유니소재화 제품 평가 가이드라인을 적용하여 재활용평가를 통한 전략도출, 도출된 전략에 대해 적용가능성 여부를 판단할 수 있는 사전평가, 제품개발 이후 검증을 할 수 있는 사후평가와 유니소재화 제품을 개발하는 기술에 대한 기술가치평가를 실시하였다. 기화식 가습기의 재활용평가를 통해 스크류 날개(Blade)와 디스크바디(Disk Body)의 구조를 분리형(26개)에서 일체형(1개)로 변경하는 분리 용이성 개선 전략을 도출하여 유니소재화 제품 개발을 적용하였다. 제품 개발에 대한 평가항목은 유니소재화 제품 개발 가이드라인을 참고하였다. 사전평가의 경우 소재 자원순환성, 구조 단순화를 고려한 환경성 평가는 66.88점, 시장 성장성, 시장 경쟁성, 시장진입성, 생산 용이성, 수익성과 안정성, 기술 사업화 환경을 고려한 경제성 평가는 66.40점, 기술 우수성, 기술 경쟁성, 기술모방 용이성, 권리 안정성을 고려한 기술성 점수는 65.22점으로, 전체 점수는 66.27점으로 산출되어 유니소재 가능성 판단 결과 “있음”으로 나타나 유니소재화 제품 개발을 진행하였다. 제품 개발 이후 사후 및 기술가치평가를 통해 사업화 여부에 대해 판단하였다. 사후평가 결과 기술기여도는 34.7%로 산출되었으며, 기술가치평가는 할인현금흐름법으로 평가한 결과 1.63억원, 로열티법으로 평가한 결과 8.76억원의 가치가 발생할 것으로 예상되었다. 이에, 상용화에 대한 분석 결과 자체 기술개발 보다는 본 기술을 타 기업에 라이센스를 양도하는 것이 더 효율적이라고 분석되었다.
18.
2016.11
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우리나라의 식품관련 폐기물정책은 식품자원 흐름의 하류단계인 가정과 식당에서 발생하는 음식물쓰레기를 중심으로 추진되고 있으나 동 폐기물은 성상이 균질하지 않고, 계절적으로 성상이 변동하며, 이물질이 섞여 있어 재활용의 가치가 적다. 한편 식품제조업체에서 발생하는 식품폐기물은 성상이 균질하고 발생원 1개소 당 발생량이 많아서 가정과 식당에서 발생하는 음식물쓰레기에 비하여 재활용의 경제적 효과가 크고 가축의 사료로 재활용할 수 있어 부가가치가 높다. 우리나라의 폐기물관리법에서는 식품제조업에서 발생하는 식품폐기물은 동식물성잔재물로 분류하여 관리하고 있으며, 연간 1,000톤 이상 배출하는 다량배출사업장은 사업장폐기물 감량화제도에 의해 감량과 재활용계획을 수립하고 그 결과를 보고하도록 하고 있으나, 이보다 배출량이 적은 업체에 대해서는 중앙정부나 지방정부 차원에서 감량이나 재활용 정책을 추진하고 있지 않다. 본 연구에서는 식품제조업체 중 전분제품과 당류 제조업, 동물성 및 식물성 유지 제조업을 대상으로 동식물성잔재물이 발생 및 처리실태를 파악하였으며, 배출에서 재활용 및 사용, 처리의 전 과정의 물질흐름을 추정하고, 동 폐기물의 재활용에 대한 경제적 효과를 분석하였다. 우리나라의 동식물성잔재물은 유상으로 판매하는 것과 무상이나 처리비를 지급하면서 위탁 처리하는 경우가 있었다. 또한, 참깨박과 들깨박과 같이 부패성이 없고 유상으로 재활용업체에 판매되어 사료로 생산되고 있었으며, 수요가 안정적으로 확보되어 있어서 방치될 우려가 없기 때문에 순환자원으로 인정하여 폐기물에서 제외하여도 관리상에 문제가 없는 것도 있었다. 또한, 일본의 식품폐기물의 재활용관련 법제도를 분석한 결과 식품재활용사업계획인정제도는 국내의 식품제조업체에서 발생하는 동식물성잔재물의 재활용을 활성화하기 도입이 필요한 것으로 판단되었다.
19.
2016.11
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제21차 파리 기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 신기후변화체제인 파리협정이 채택되었으며, 파리협정은 각 국가가 국가별 기여방안(INDC)을 스스로 정하여 매 5년마다 상향된 감축 목표를 제출하도록 하고 있다. 우리나라는 2030년 총 국가 배출량 전망치(BAU) 대비 37%를 감축하겠다는 내용의 국가별 기여방안을 UN에 제출하였다. 이러한 국제 및 국내 환경은 온실가스 배출 및 감축량 산정의 중요성을 부각시키며, 국내의 다수의 기업들은 온실가스 배출의 감축을 위하여 부산물, 폐수, 에너지 등을 교환하는 산업공생을 진행하고 있다. 산업공생은 공급기업, 수요기업 등의 다수의 이해당사자가 관련되어 있으므로, 산업공생으로 발생하는 온실가스 감축 크레딧의 할당이 중요하다. 현재 우리나라의 경우 온실가스 감축 크레딧을 기업의 경계를 기준으로 부여 및 할당하고 있으며, 이와 같은 방법은 전체적인 온실가스의 발생량은 저감시킬 수 있으나, 산업공생에 기여한 일부 이해당사자의 온실가스 배출량을 오히려 증가시킬 수 있는 문제점이 발생한다. 이러한 결과는 산업공생을 추진하는데 있어 커다란 장애요인으로 온실가스 감축노력을 활성화시키기 위해 산업공생 활동이 활발히 일어나도록 온실가스 감축 크레딧의 할당에 대한 제도개선이 필요하다. 산업공생에 의하여 발생하는 온실가스 감축 크레딧은 산업공생과 관련된 이해당사자들의 노력에 의한 결과이므로 총량범위 내에서 상호협의하여 할당하는 유연성을 가지도록 제도개선이 필요하다고 판단된다. 한편, 본 연구에서는 울산광역시에서 현재 이루어지고 있는 실제 산업공생사례를 대상으로 연구를 수행하였다.
20.
2016.11
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The desulfurization of untreated petroleum oil is required in order to comply with stringent environmental regulations. Ultrasound-assisted oxidative desulfurization (UAOD) is an innovative technology for sulfur removal in order to avoid the environmental hazards associated with the combustion of sulfur compounds in raw diesel oil. In this study, diesel oil is treated through UAOD. The effects of ultrasound time (6-30 min), amplitude (20-60%), phase transfer agent (100-500mg), catalyst dosage (10-500mg), H2O2 concentration (30-50%v/v), organic to aqueous phase (OP:AP) ratio (50:50-90:10) and reaction temperature (30-70℃) were examined. The screening analysis used is the definitive screening design that statistically determines the parameters that have a significant effect on the oxidation of diesel oil. Results indicate that significant factors (p-value < 0.5) where ultrasound time, amplitude, catalyst dosage and reaction temperature; while the phase transfer agent, H2O2 concentration and OP:AP ratio were insignificant (p-value > 0.5) on the response of sulfur conversion in the untreated diesel oil. This study concludes that the essential factors to achieve deep desulfurization in diesel oil include ultrasound time, amplitude, H2O2 concentration and reaction temperature which are key factors in the oxidation of sulfur compounds to achieve low sulfur containing diesel oil.
