간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
권호리스트/논문검색
2017년 추계학술발표회 논문집 (2017년 11월) 117건
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2017.11
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바이오차는 바이오매스를 고온에서 열분해하여 생성되는 탄화물로써, 공기 중 이산화탄소가 바이오매스를 거쳐 탄소 형태로 바이오차로 전환된 것을 저장할 경우, 지구 탄소 사이클의 일부를 고정하는 효과가 있다. 이처럼 저감할 수 있는 온실가스의 양을 이산화탄소로 환산할 경우, 연간 1.0~1.8Gt CO2에 달한다고 보고된 바있다. IEA는 2050년까지 세계 전력 소비량의 7.5%를 바이오에너지로 공급하겠다는 로드맵을 수립한 바 있다. 바이오차는 탄소로 구성된 고체물질로 다양한 분야에 활용될 수 있는데 본 연구에서는 매년 전정되어지는 과수 전정지와 도정과정에서 나오는 왕겨 등의 농업부산물, 가지치기나 간벌재 등의 임업부산물을 바이오차로 제조하는 방법에 대하여 연구하였다. 이를 이용해서 수질정화, 공기정화, 캐퍼시터 등에 활용할 수 있는데 이를 위해서는 활성화 단계를 거쳐 활성탄을 제조할 필요가 있다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스 유래의 바이오차를 이용하여 비표면적이 넓은 활성탄 제조방법에 대해 연구하였다.
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2017.11
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중금속으로 오염된 토양과 광미는 지하수 및 생태계에 추가적으로 피해를 발생시킨다. 이러한 독성 금속의 축적은 식물의 성장억제 및 인체의 발달이상, 발암과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 오염된 토양에서 중금속을 정화하는 방법으로는 고형화/안정화, 토양세척, 토양경작법 등과 같이 다양한 방법이 있다. 하지만 부지 및 오염특성에 따라 적절한 방법을 사용해야 한다. 적절한 방법 중 하나는 오염된 토양의 고형화/안정화이다. 본 연구의 목적은 오염된 토양 및 광미 내 존재하고 있는 중금속을 고형화/안정화 공법을 적용하여 정화하는 방법을 제안하는데 있다. 본 연구에서는 오염토양 내 중금속을 고형화/안정화 시키고 강도 증진을 위해 MICP 토착미생물과 산업폐기물인 굴패각, 폐석고를 배합하여 고화제로 사용하였다. 국내의 중금속 오염토양과 광미에서 MICP 토착미생물을 분리하였고 균체 지방산 분석을 통하여 동정을 진행하였다. 각각의 시료에서 분리한 균주를 동정한 결과 가장 많이 유사성을 보이는 균주는 Brevibacillus centrosporus 와 Bacillus megaterium 이었다. 또한 MICP 토착미생물의 최적 성장 조건을 도출하였으며, 산업폐기물과 MICP 토착미생물의 최적 배합비를 적용한 공시체의 일축압축강도 분석을 진행하였다. 그 결과 28일 경과 후 일축압축강도는 미국 EPA 폐기물처리 표준 기준을 만족하였으며, 위해성 평가를 위한 TCLP, SPLP 분석 결과 미국 EPA 기준을 만족하였다.
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2017.11
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우리나라에는 1970년 이전부터 총 5,396개의 광산이 개발되었다. 하지만, 1980년대 이후 해외 광산물의 유입, 인건비가 상승하게 되면서 휴･폐광산이 증가하게 되었으며, 현재 362개의 광산만이 가행 되고 있는 실정이다. 오염방지시설이 미미한 채 방치되어 있는 휴･폐광산 부산물은 주변 토양 및 지하수를 오염시켜 광범위한 환경오염을 초래하고 있기 때문에 처리가 필요한 상황이다. 이러한 부산물을 처리하기 위해 많은 양의 토사를 사용하는 폐기물 매립지의 복토재로 사용가능 한 방법들이 연구 중에 있다. 많은 방법들 중 산업폐기물을 첨가하여 일반 토사의 사용량을 줄이는 연구가 진행되고 있다. 하지만 일반적인 산업폐기물을 이용한 복토재의 경우 높은 pH와 악취를 발생시키는 문제점이 있었다. 이에 따라 산업폐기물을 이용한 복토재의 pH와 악취를 조절할 필요가 있다고 사료된다. 이에 본 연구에서는 휴･폐광된 광산 주변의 오염토양과 MCIP 미생물과 제강슬래그를 혼합하여 중금속 용출 실험을 실시하였으며, MICP 미생물과 제강슬래그의 혼합비율을 변화하여 복토재로 적합한 조건을 알아보고자 하였다.
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2017.11
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에어돔형 매립시설은 중간복토 생략, 침출수 발생 저감과 민원발생을 줄일 수 있다는 장점 등으로 34개 폐기물 처리업체 중 8개 시설에서 설치 운영중에 있다. 그러나 에어돔이 설치된 매립시설에서 화재가 발생하면서 에어돔 운영 및 반응성 폐기물 관리에 대해 실태조사 필요성이 제기 되었다. 이에 에어돔 설치 폐기물 매립시설 7개소를 방문하여 현장조사를 실시하였으며, 설문지, 자료요청 등을 통하여 안전관리 실태를 조사하였다. 설문지는 근로자 경력, 안전보건관리체계, 근로자의 보건관리실태를 위주로 작성하였으며, 시설 및 관리현황, 반입폐기물 종류, 보유하고 있는 환경 및 안전관리지침에 대하여 자료를 요청하였다. 조사결과, 반응성 폐기물의 무분별한 반입 및 효율적인 관리의 부재로 인한 매립시설 내부에서의 사고발생 가능성이 높았으며, 작업자의 안전 실태 조사결과 환기불량, 화재・붕괴등의 위험성 노출, 작업안전복의 미착용 등 근로자의 노동조건이 열악한 상태였다. 이에 본 연구에서는 에어돔형 매립시설의 운영 및 반응성 폐기물 관리 문제점을 개선하기 위하여 매립지 관리실태를 조사하고 개선방안을 제안하고자 하였으며, ‘에어돔형 매립시설 운영지침(안)’과 ‘반응성 폐기물의 관리방안 마련을 위한 지침(안)’을 마련하여 적절한 관리가 이루어질 수 있도록 제안하였다.
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2017.11
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생물분해가능 플라스틱의 생분해성은 퇴비화 시설 및 매립지의 최종 분해 과정에서 중요한 요소이다. 본 연구에서는 퇴비화 공정의 조건에서 바이오 폴리머의 호기성 생분해성에 대한 기초적 사례 실험을 수행하였다. 퇴비화의 가능성을 결정하기 위해 성숙한 퇴비를 접종하고 호기성 퇴비의 층내에서 바이오 폴리머의 생분해도를 평가하였다. 용기를 이용한 재발열 시험은 퇴비의 부숙도 평가하였고, 바이오 폴리머의 퇴비화 가능성을 평가하기 위해 수조에 의한 온도조절과 장치내 공기를 주입하였다. 퇴비층을 통과하는 공기는 하부를 통해 공급하였고, 용기 밖에 연결된 흡수병을 통과하여 배출하였다. PLA 펠릿을 평가대상 바이오 폴리머로 사용하였으며, 사례연구의 세부 사항에 대한 결과를 요약하여 제시하였다.
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2017.11
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최근 산업발전에 따른 폐기물의 발생량과 재활용되지 못하고 매립되는 폐기물이 증가하고 있다. 우리나라는 국토환경의 제약에 따라 매년 증가하는 폐기물에 대해 “미처리폐기물의 매립제로화를 주요과제로 추진하고 있다. 또한 2035년까지 재활용가능 폐기물의 직매립을 금지하고, 에너지 회수를 통한 온실가스 감축과 매립처분율 1% 이하의 정책목표를 달성하고자 한다. 본 연구는 고형연료화 시설에서 발생하는 잔재물의 매립최소화를 위한 연구로, 고형연료의 생산수율 향상과 발생 잔재물에 대한 효율적 관리를 위해 4개 사업장의 생활폐기물 고형연료시설 잔재물에 대한 국내･외 평가항목과 적정 관리 기준을 알아보고자 하였다. 우리나라는 현장적용 및 측정분석의 용이함과 데이터의 신뢰도 및 재현성을 고려할 때 생물학적 지표보다 화학적 지표로 발열량과 탄소(C)함량의 기준이 적절할 것으로 판단되며, 적용기준의 수준은 유럽연합과 유사한 정도에서 우선적으로 검토하여야 할 것으로 판단되었다. 또한 보다 편리한 시험방법의 적용이 필요한 경우 삼성분 분석에 따른 가연성분(VS)의 함량기준을 활용할 수 있을 것으로 판단되었고, 생물기원 물질 (바이오매스) 함량의 지표로 용해선별법(SDM)시험방법도 아울러 검토하였다.
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2017.11
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우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물매립지에서 유출되고 있다. 매립지에서의 메탄유출을 저감하는 가장 이상적인 방법은 매립가스를 포집하여 에너지화하는 “매립가스 자원화” 방식이다. 그러나, 이를 위해서는 가스포집시설, 가스정제시설 및 발전설비 등의 설비투자가 필요하며, 매립가스 발생량이 2~3 N㎥/min (메탄가스 농도 35%~50%)이상의 대규모 매립지에서만 경제성 확보가 가능하다고 알려져 있다. 이런 이유로 230개소의 매립지 중 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 대부분의 중소규모 매립지에서는 메탄유출에 대한 별다른 대책이 없는 실정이다. 본 연구에서는 중소규모의 매립지 5개소를 선정하여 “공기주입을 통한 호기성 매립지 전환” 및 “매립지복토층을 이용한 생물학적 메탄산화 기술”의 메탄저감 성능과 경제성을 검토하였고 “매립가스 자원화”와 비교하였다. 매립가스 자원화를 검토하기 위한 매립가스 발생량은 LandGem 모델을 이용하여 산정하였으며, 폐기물의 성상(메탄잠재발생량 및 메탄발생속도추정)및 매립량은 환경부 통계자료를 이용하였다. 공기주입에 따른 호기성전환 비율은 주입압에 따른 유효반경을 산정하여 추정하였으며, 복토층에서의 메탄산화 효율은 문헌조사를 통해 결정하였다. 기술검토 결과 공기주입과 복토층 메탄산화기술을 조합하는 경우 70~85% 수준까지 메탄유출을 저감할 수 있는 것으로 추정되었으며, 중소규모 매립지의 경우 매립가스 자원화와 비교하여 상대적으로 우수한 경제성을 나타냈다.
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2017.11
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우리나라 폐기물관리법(구폐기물관리법)에서는1997년 재활용 규정을 제정한 이후, 사업장일반폐기물 중 석탄재, 점토점결주물사, 광재 및 무기성오니 등은 성토재 등으로 재활용할 수 있도록 해왔다. 그러나 해당 폐기물에는 아연, 납, 불소 등의 성분이 현행 토양오염 우려기준을 초과하는 경우가 있어, 과거 적법한 절차를 거쳐 폐기물을 재활용하였더라도 토양환경보전법에 따라 부지정화를 시행하는 사례가 종종 보고된다. 과거 폐기물을 성토재 등으로 재활용한 지역의 부지정화를 시행하는 경우, 토양과 폐기물은 최대한 분리/선별한 후에 각각 토양환경보전법과 폐기물관리법에 따라 처리하는 것이 원칙이다. 또한, 토양정화 비용과 폐기물처리 비용이 차이를 고려할 때, 경제적인 측면에서도 토양과 폐기물을 분리하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 앞서 언급한 석탄재 등의 폐기물은 육안상 토양과 구별이 어렵고, 물리적 성상(입도 및 밀도) 또한 토양과 유사하기 때문에 일반적인 방법으로는 선별이 불가능한 문제가 있다. 본 논문에서는 TPH, 아연, 비소 등이 1지역 토양오염우려기준을 초과하는 폐기물 재활용지역을 대상으로 XRF분석을 실시하였고, 조사결과를 토대로 오염토양과 폐기물에 대한 분류기준 수립하고 ‘토양환경보전법’과 ‘폐기물관리법’의 적용여부를 판단하는 자료로 활용하고자 하였다. XRF를 이용하여 측정한 주요 성분을 ternary diagram (SiO2, CaO/MgO, Al2O3/Fe2O3/기타)을 이용하여 비교하였으며, 오염토사와 폐기물은 성분비에 따라 구별이 가능함을 확인하였다. 토양오염도 조사결과 폐기물시료의 TPH, 아연, 비소의 농도는 토양에 비해 3~4배 정도 높게 측정되어, 폐기물을 분리/선별하는 것만으로도 토양오염도를 상당 부분 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
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2017.11
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폐기물매립지에서 함수율은 폐기물의 분해속도뿐만 아니라 폐기물의 분해율에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이에 매립지 내부의 수분을 인위적으로 증가시켜 매립가스 발생량을 증대시키는 bioreactor 공법이 연구되고 있다. 따라서 향후에는 국내외 매립가스 자원화를 계획 및 진행하고 있는 폐기물매립지를 대상으로 bioreactor 공법이 적용될 것으로 예상되며, 이를 위해 매립지 내부의 함수율 변화에 따른 매립가스 발생특성이 예측되어야 할 것이다. 그러나 기존 연구들에서는 실내실험 및 현장 실증실험을 통하여 bioreactor 공법 적용에 따른 조기안정화 및 매립가스 발생량 증대 효과만을 나타내었을 뿐 함수율 변화가 폐기물의 분해도 및 분해속도에 미치는 영향을 수치적으로 나타내지 않아 bioreactor 공법 적용에 따른 정확하고 신뢰성 있는 매립가스 발생량 예측이 어려운 점이 있다. 이에 본 연구에서는 매립지 내부에서의 함수율 변화가 메탄발생 특성에 미치는 영향을 평가하여 향후 함수율 변화에 따른 메탄발생량 및 발생속도 예측의 기초자료로 이용하고자 하였다. 시료는 가연물 중 매립지에 가장 높은 비율로 매립되는 종이를 대상으로 하였다. 각 반응조별 초기 함수율은 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 설정하였으며, 초기함수율 10~40%의 반응조들은 가스발생이 중지되었을 때 함수율을 10%씩 증가시켜 최종적으로는 모든 반응조의 함수율이 50%에 도달하도록 실험을 진행하였다. 실험결과 메탄발생이 최초 중지되는 시점의 각 반응조별 메탄발생 비율은 50% 반응조 대비 10%는 0.4%, 20%는 0.8%로 메탄발생이 매우 미미하였으며, 30%는 6.5%, 40%는 28.9%로 매우 적은 메탄발생 비율을 나타내었다. 이후 각 반응조마다 메탄발생이 중지되는 시점에 함수율을 10%씩 증가시켜 모든 반응조의 최종 함수율이 50%가 되도록 하였으며, 실험 종료 후 메탄발생 비율은 초기함수율 50% 대비 10%는 3.5%, 20%는 7.0%, 30%는 25.1%, 40%는 49.6%로 나타났다. 이론적으로는 초기 함수율이 낮아도 최종 함수율이 동일하면 유기물의 분해속도는 달라도 최종 함수율이 나타내는 메탄발생량과 동일한 값을 나타내어야 하나 초기함수율 10~40% 반응조 모두 초기함수율 50%가 나타내는 메탄발생량에 훨씬 못미치는 메탄발생량을 나타내었다. 따라서 메탄발생량과 연관하여 초기함수율은 매우 중요 인자이며, 메탄발생이 중지되는 시점에 수분을 추가로 주입하면 메탄발생이 다시 시작되나 최종 메탄발생량은 초기 함수율이 낮을수록 크지 않을 것으로 판단된다.
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2017.11
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미국 환경청(US EPA)에서는 발암성을 기준으로 다환방향족탄화수소(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)중에서 Benzo(a)pyrene(BaP)와 Dibenz(a,h)anthracene(DahA)를 가장 독성이 강한 것으로 간주하여 독성계수를 1.0으로 부여하였다. 본 연구에서는 기존에 발표된 PAHs 데이터를 이용하여 BaP, DahA와 총 PAH(ΣPAH)의 예측을 위하여 새롭게 선형회귀 분석을 시행하였다. 이는 연소기원 과정에서 발생되는 PAH 화합물간의 연관성과 예측 가능성을 알아보려는데 목적이 있다. 개발된 회귀식을 사용하여 PAH 농도 예측에 적합한지 검증과 적용 연구를 동시에 수행하였다. 첫째, 이미 발표된 42개 지역 개별 PAH를 이용하여 토양내 Pyrene(Pyr) 농도에 따른 BaP와 ΣPAH의 예측을 위한 선형회귀분석을 시행하였다. 모든 데이터가 이용된 Pyr<400 ug/kg 조건의 경우, Pyr과 BaP 사이에 아주 높은 상관관계(R2=0.96, p<0.0001)를 보였다. 둘째, 토양내 BaA 농도에 따라 BaP, DahA와 ΣPAH의 예측을 위하여 회귀분석을 시도한 결과, BaA와 BaP(R2=0.94, p<0.001), BaA와 ΣPAH(R2 = 0.98, p<0.001)사이에 높은 상관성을 보였고, 상대적으로 DahA와는 낮았다. 앞에서 언급하였듯이, 연료연소에서 배출되는 PAH 농도는 서로 연관성이 있어 개별 PAH 농도가 유사하게 토양에 흡착되어 검출되는 것으로 여겨진다. 본 연구에서 개발된 회귀식은 PAH중에서 가장 독성이 높은 것으로 알려진 BaP와 DahA 농도 예측을 대략적으로 빠르게 할 수 있는 식이 될 것이다. 본 연구에서 개발된 회귀식을 이용하여 이미 발표된 PAH에 검증과정을 시도하였다. 고농도 Pyr 조건(Pyr<400 ㎍/㎏)이 사용된 중국 결과의 경우, 실제 측정된 BaP와 계산된 BaP는 각각 105 ㎍/㎏, 108 ㎍/㎏으로 상대오차는 3%로 매우 유사한 결과를 얻었다. 실제 측정된 ΣPAH와 산출된 ΣPAH는 각각 1,636 ㎍/㎏과 1,363 ㎍/㎏이었다. 회귀식을 이용할 경우 전체적 상대오차는 –16.7~6.7%이었다. 비록 BaP나 ΣPAH 예측에 어느 정도가 한계가 있을 수 있으나 대부분 상대오차는 20%이하로 개발된 회귀식을 이용 할 경우 추가적인 측정 없이 PAH를 빠르게 대략적인 값을 계산 할 수 있는 장점이 있을 것으로 여겨진다.
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2017.11
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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.
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2017.11
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최근 선진국을 중심으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 폐기물을 이용한 에너지화 기술(WTE)이 주목을 받고 있으며, 국내에서도 폐자원을 활용한 자원순환형사회 구축을 위해 폐기물 연료화 시설(MBT, Mechanical Biological Treatment)로 고형연료 즉, SRF(Solid Refuse Fuels)를 생산하여 발전하는 시설이 도입되고 있다. 유럽에서는 1990년부터 최근까지 300개 이상의 MBT 시설이 설치 운영 중에 있으며, 초기에는 폐기물의 매립량 최소화 또는 매립지의 환경부하를 절감하기 위한 방법에서, 최근에는 SRF 생산 또는 에너지 생산에 주목적이 되고 있다. 국내에도 ‘16년 현재 부산광역시, 수도권매립지 등 약 20여개의 생활폐기물 연료화 시설이 가동 및 계획 중에 있으나, 생물학적 처리공정(BT, Biological Treatment)이 결여된 MT(Mechanical Treatment)위주의 공정으로 인해 고형연료로 회수할 수 있 수 있는 가연성물질이 상당부분 저품위 잔재물로 배출되어 매립 또는 소각처리 되고 있다. 이에 유럽을 중심으로 가연성폐기물을 대상으로 생물학적 처리(BT, Biological Treatment) 기술이 포함된 MBT 시설이 증가하고 있으며, 이 중 하나의 기술인 호기성 미생물의 활동으로 인해 발생되는 열을 이용하여 폐기물에 포함된 수분을 건조시키는 Bio-drying 공법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 국내 운영되고 있는 생활폐기물 연료화 시설에서 고형연료로 회수되지 못하고 배출되는 잔재물을 Bio-drying 공법을 이용하여 수분을 25%이하로 건조하고, 선별장치를 이용하여 고형연료 제품을 생산하는 공정에서 생산된 고형연료의 특성을 평가하고, 건조과정에서 발생되는 악취의 특성을 평가하여, 향후 Bio-drying 건조공정의 설계를 위한 자료로 활용하고자 한다.
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2017.11
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원자력시설을 해체하는 과정에서 발행하는 방사성폐기물은 크게 금속, 콘크리트, 토양, 기타 잡고체로 구분되며 이중 콘크리트폐기물이 80% 이상을 차지한다. 상용 원자력발전소의 경우 콘크리트 폐기물은 약 50~55만톤 발생하는 것으로 알려져 있으며, 1기의 상용원전을 해체할 경우 원자로 가동 중 발생된 중성자 조사에 의한 구조물의 방사화 및 방사성 물질의 비산에 따른 오염으로 방사화된 콘크리트폐기물은 약 25,000톤이 발생한다. 발생된 폐기물을 드럼에 포장할 경우 수 만 드럼이 될 것으로 예상되며 그에따른 처분비 역시 천문학적인 비용이 들어갈 것으로 예상된다. 이를 줄이기 위해 방사성 콘크리트폐기물 발생량을 최소화하고 발생한 폐기물을 재활용하여 최종 처분되는 폐기물의 양을 줄이는 연구가 필요하다. 우리나라는 대규모 시설에 대한 해체 경험이 부족하기 때문에 고리 1호기에 적용할 효과적인 제염기술을 선정하기 위해선 상용원전을 해체한 경험이 있는 나라의 제염기술에 대해 알아볼 필요가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 상용원전 해체 경험이 있는 나라에서 적용한 제염기술에 대해 알아보고 기술의 장단점을 평가하여 적용 여부와 개선방안에 대해 알아보았다.
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2017.11
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현재 중국을 제외한 전세계에서 가동중인 원전중 50% 이상이 운전을 시작한지 30년 이상으로, 앞으로 해체가 진행될 원전이 대부분이다. 우리나라 역시 고리 1호기를 시작으로 수명연장이 없을 경우 10년 이내에 총 5기의 원전이 폐로될 것으로 예상되며 향후 해체를 진행해야 한다. 가장 먼저 해체가 진행될 고리 1호기에서 나오는 저준위 방사성폐기물의 양은 200L 드럼으로 14,500개에 해당할 것으로 예상되며, 이를 위한 처분 비용은 한수원이 제시한 원전 1기 해체 비용인 6,347억원의 40%에 해당된다. 이 비용을 줄이기 위해선 방사화된 콘크리트나 금속부분을 효율적으로 제거하는 제염기술이 필요하다. 연구용 원자로인 트리가마크-II 및 III와 우라늄변환시설을 해체한 경험이 있지만 소규모 저방사능 시설에만 국한되어 있을 뿐, 원전처럼 방사성물질 농도가 높은 대규모 시설에 대한 경험이 부족하다. 따라서 고리 1호기 해체 시 적용할 제염기술에 대해 다양한 방법으로 검토할 필요가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 현재 국내외에서 개발 및 실증된 제염기술에 대해 알아보았다.
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2017.11
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최근 우리나라는 폐기물을 재활용용도 및 방법에 따라 법에서 정하여 관리하였던 것에서 폐기물의 재활용환경성평가를 통해 안전한 재활용을 목표로 폐기물 관리정책을 전환하였다. 또한 폐기물 중 니켈, 아연, 불소 등 일부 유해물질에 대해 규제 항목을 확대하고, 유해물질 항목확대의 제한점을 보완하고자 유해특성을 도입하여 통합 유해성 관리체계로 전환하고 있다. 현재 우리나라의 폐기물 관리에 도입된 유해특성은 부식성, 감염성, 용출독성의 3개 항목에서 인화성, 폭발성, 산화성, 금수성, 자연발화성, 생태독성의 6개 항목을 2018년부터 확대하여 관리할 계획이다. 본 연구에서는 폐유기용제, 폐수 등 액상폐기물의 인화성을 평가하여 인화성함유 액상폐기물의 적정관리방안을 도출하고 수행하였다. 인화성을 측정하기 위해 업종별로 배출된 폐유기용제 43건과 유기용제 사용 후 세척되어 배출된 폐수 4건의 시료를 분석하엿다. 시료의 분석은 폐기물공정시험기준 ES 06802.2에 따라 펜스키마텐스 밀폐식 기기(NPM450, Nomalab, France)로 측정하였으며 표준물질으로는 Decan을 사용하였다. 본 실험결과, 폐유기용제 시료 중 27건은 인화성 폐기물로 판단되었으며, 폐수는 1건만이 인화성을 나타내었다. 인화성 액상폐기물은 주로 톨루엔, 메탄올, 아세톤 등 휘발성이 큰 유기용매 혼합액으로 배출되고 있었으며, 이들 용매의 함유량에 따라 인화점의 온도가 매우 다양하게 측정되었다. 특히 일부 폐유기용제는 인화점이 10℃이하로 매우 낮아 별도의 관리가 필요할 것으로 판단되었다. 그러므로 안전한 폐유기용제의 재활용을 위해서 배출원별 발생되는 인화성 액상폐기물을 인화점별 관리방안 도출이 필요한 것으로 판단되었다.
76.
2017.11
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도금산업은 국가 핵심역량 사업분야인 전기재료 및 전자 부품 산업등과 밀접한 관계를 가지고 있는 산업분야일 뿐만 아니라, 핵심 부품 및 소재의 기능적 특성과 부가가치를 향상시켜 가격을 결정하는 품질에 큰 영향을 미치는 기반 산업이지만 배출 폐수에는 중금속 이외에도 맹독성 물질인 시안화물과 주요 오염물질이 대량 포함되어 있어 주요 유해물질 배출 관리 대상 업종으로 분류되어 집중 관리되고 있는 실정이다. 이에 소규모 국내 도급업체는 공동 폐수처리장을 통해 폐수를 처리하고 있으나, 도금방법이나 폐수의 특성에 따라 분리 배출되어지지 않고 대부분 통합 배출되어짐으로 인해 처리공정이 복잡하고 처리시설이 방대해지며 많은 처리비용이 소요되고 있어 도급산업을 위축시키는 원인으로 지목되고 있다. 최근 이러한 문제의 해결을 통해 도금산업을 강화하고자 이온성 물질을 분리해 정제할 수 있는 전기투석 기술을 이용한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기투석 장치를 이용하여 도금폐수내 구리와 니켈의 제거성능을 평가하였다. 전기투석장치의 이온교환막은 Astom사의 NEOSEPTA를 이용하였고 총 5쌍의 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 구성된 스택을 제작하였다. NaCl을 이용하여 TDS 4,000mg/L, 니켈과 구리의 농도를 각각 20mg/L로 제조한 합성폐수를 이용하여 실험한 결과, 한계전류 12v와 25분의 체류시간 조건에서 구리와 니켈은 모두 99%이상 제거되었다. 또한 동일조건에서 유량이 증가할수록 구리와 니켈의 제거효율도 증가하는 경향을 나타내었다. 이온교환막의 변경에 따른 처리성능을 평가한 결과, 이온교환막의 종류에 따라 처리성능에 차이를 나타내어 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
77.
2017.11
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우리나라 경제의 성장을 이끈 기계산업은 2015년 현재 생산액 100조원, 사업체수 9,526개사, 종사자수 31만 5천명, 부가가치 39조원으로써 제조업 중 생산액 5위, 사업체수 2위, 종사자수 3위, 부가가치 4위에 위치하고 있다. 이러한 기계산업에 있어 공작기계를 이용해 금속을 원하는 모양으로 만드는 금속가공은 반드시 필요한 공정으로 금속가공 시 가공 장비의 수명 연장 및 가공물의 품질 향상을 위해 칩이 형성되는 영역에 적용되어 윤활 및 냉각작용을 하는 절삭유(Soluble Cutting Fluids, SCF)가 이용되고 있다. 절삭유는 수용성 및 비수용성으로 나뉘는데 비수용성 절삭유의 경우 윤활성은 우수하나 경제성 및 발연, 발화등의 문제점이 있으며, 수용성 절삭유는 윤활성은 비교적 떨어지나 냉각성과 경제성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 절삭유는 기능 향상을 위해 PAH, 방부제, 파라핀계 염소, 아질산염 등 20~30개의 첨가제가 사용된다. 이는 중추신경계 장애, 이비인후 자극, 피부염 발생 등을 일으킬 위험성이 크다고 알려져 있으며, 고농도의 유기성분 및 질소화합물로 인해 수계에 유출시 부영양화, 녹조현상 등과 같은 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전기화학적 처리를 통해 반응시간에 따른 폐수용성 절삭유의 COD 및 T-N의 제거율 변화를 분석하였다. 전기화학적 처리의 중요 인자인 전극은 비교적 가격이 저렴하고 용출량이 낮은 것으로 알려져 있는 SUS316전극을 이용하였으며 자세한 실험 조건을 Table 1에, 연구에 사용한 장치의 모식도를 Fig. 1에 나타내었다.
78.
2017.11
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1970년대 수출주도 고도성장을 위해 정부는 조선･철강･기계 등의 중화학공업을 선택적으로 집중육성 하였다. 그 결과 일반기계산업은 1970년 수출 8백만불에서 2015년 현재 218,262백만불로 약 27,000배 이상 성장하였다. 일반기계산업에 있어 금속가공 공정은 필수적이며, 금속가공 공정에서 필요로 하는 것이 공작기계(Mother machine)와 절삭유(Soluble Cutting Fluids, SCF)이다. 절삭조건 개선에 사용되는 절삭유는 첨가제, 사용용도 등에 따라 원액으로 사용하는 비수용성과 물로 희석해서 사용하는 수용성으로 나뉜다. 국내 절삭유 이용량의 60%이상이 수용성 절삭유로 비수용성 절삭유의 오일미스트(Oil-mist), 폐유처리과정에서 유독성 물질 발생 등의 문제로 수용성 절삭유 사용량이 점차 증가하였다. 또한 절삭 성능 향상을 위한 방부제, 윤활제, 방청제, 부식방지제, 세정제, 극압 첨가제 등 각종 화학물질 첨가로 인해, 노출될 경우 췌장, 피부, 담낭, 방광, 소화기계 등 인체의 여러 조직에 암을 유발할 수 있으며, 각종 호흡기계 질환과 피부질환을 초래하는 것으로 알려져 있다. 인체에 미치는 영향 외에도 수용성 절삭유에는 고농도의 유기성분과 질소화합물 등이 함유되어 있어 적절한 처리 없이 수계로 유출시 부영양화, 녹조현상 등과 같은 문제를 일으킬 수 있으며 산화반응에 의해 수계의 용존산소를 감소시키므로 그 처리의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 실공정에서 발생한 폐수용성절삭유를 원시료로 하여 대표적인 불용성 전극인 Ti/IrO2 전극을 이용하여 전기화학적 처리를 진행하였으며 연구에 사용한 장치의 모식도를 Fig. 1에, 시료의 성상을 Table 1에 나타내었다.
79.
2017.11
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원자력시설의 해체 시 발생되는 금속폐기물의 양은 전 세계적으로 향후 50년 동안 스테인레스강 약 95 만톤, 탄소강 870 만 톤, 구리 220 만 톤으로 총 1,200 만 톤 정도 발생할 것으로 예측되고 있다. 해체 시 발생하는 금속 조각은 대부분 방사능에 아주 미미하게 오염되어 있기 때문에 이중에서 대부분은 무구속 방출이나 약간의 제염 처리 후 일정한 공정을 거쳐 핵 시설내의 폐기물 저장 용기나 처분 상자, 폐기물 드럼, ISO 컨테이너 등으로 재활용되고 있거나, 앞으로 재활용할 수 있다고 보고되고 있다. 국내 원자력시설 해체 시 다량으로 발생될 것으로 예상되는 금속 조각을 수용하기에는 폐기물 처리장이 매우 부족할 뿐만 아니라, 지속적으로 처분 단가의 증가가 예상되므로 이러한 문제를 해결하기 위해서 방사성 금속폐기물의 효과적인 감용 및 재활용 기술이 요구되고 있다. 금속 폐기물의 감용 및 재활용 기술 중 현재까지 가장 적절한 기술로서 용융 기술이 있다. 유럽을 주축으로 미국과 일본에서 활발히 연구되어져 온 용융 기술은 다른 처분 방법에 비해 부피 감용비가 가장 높아 최종처분시설 공간을 절약할 수 있으며 탄소강, 스테인레스강 및 인코넬 등 많은 양의 금속을 회수하는 것이 가능하다. 또한, 이 기술은 휘발성 핵종(Cs 등)이나 금속과 반응성이 적은 핵종(U, Pu 등)을 슬래그 속에 포집하여 제염하거나, 방사성 핵종들이 주괴에 균일하게 분포하고 금속의 결정 격자속에 고정화시킬 수 있기 때문에 보다 안정화시킬 수 있다는 장점들을 가지고 있다.
80.
2017.11
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원자력시설의 해체 시 발생하게 되는 해체 방사성폐기물을 나누면 크게 금속, 콘크리트, 토양 및 기타 폐기물 등으로 나뉘는데, 이중에서 콘크리트폐기물은 80%이상을 차지하고 있으며, EC(European Commission)의 보고서에 의하면 2060년까지 원자력시설의 해체에 따라 유럽에서만 약 500만 톤의 콘크리트폐기물이 발생할 것으로 예상하고 있다. 상용 원전의 경우 해체 콘크리트폐기물이 약 50∼55만 톤 정도 발생하고 있으며 이들 방사성폐기물은 약 5% 이내로 1기의 상용 원자로를 해체 할 경우 방사성 콘크리트폐기물은 약 25,000 톤이 발생한다. 이는 원전 수명기간에 발생하는 방사성폐기물의 총량을 훨씬 상회하는 물량이다. 이에 원자력 선진국에서는 해체 콘크리트폐기물의 감용 및 재활용에 대한 기술개발이 이미 진행되고 있으며, 국내의 경우에도 2030년 이내 12기의 원전 해체가 예상됨에 따라 해체 콘크리트폐기물을 처리/처분하기 위한 기반기술 확보가 수행되어야 한다. 이러한 기술개발은 방사성 콘크리트폐기물의 부피감용과 환경안전성 및 재활용을 통한 국내 부존자원의 활용 극대화 관점에서 반드시 필요하다. 본 연구에서는 해체 콘크리트폐기물의 재활용에 필요한 핵심기술로서 오염 해체 콘크리트폐기물의 감용 및 재활용하기 위한 기술현황을 논의하였다. 해체 콘크리트폐기물 처리기술에서 가장 중요한 요소기술은 대부분의 방사성 물질이 농축되어 있는 미세분말을 처리하여 재생시멘트, 재생골재 등으로 재활용하는 것이다. 유럽의 경우 해체 콘크리트폐기물의 65%를 방사성폐기물 저장고의 폐기물 드럼이나 컨테이너의 Encapsulation material, 방사성 보호 차폐물을 위한 콘크리트, 제한된 장소에서 새로운 시설의 건설에 이용하고 있다. 일본은 환경적 부담과 방사성폐기물의 감용을 위해서 원자력시설에서 발생하는 콘크리트폐기물의 재활용 기술 연구를 통해 생산된 고품질 재생골재의 특성 및 환경적 영향을 평가하고자 Wall model과 Building model을 세워 일반 콘크리트와 비교 평가 중에 있다. 또한 일부 혼합재는 잡고체 폐기물의 처분을 위한 모르타르로 재활용하고 있는데 이는 일반 혼합재보다 고비용이지만 life cycle cost를 고려할 경우 재활용 시멘트 보다 경제적인 것으로 평가되고 있다.
