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.

시멘트 제품의 유해성에 대해서는 국회, 언론 및 환경단체에서 지속적으로 문제를 제기하여 2008년 8월부터 매월 1회 국내･외 시멘트 제품의 6가크롬, 비소, 카드뮴, 구리, 수은, 납의 함량(mg/kg)에 대해서 모니터링을 수행하여 관리하고 있다. 국내의 경우, 시멘트 제품의 중금속 기준이 마련되지 않아 유해성에 대한 우려가 반복되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 3개년동안(13년도 ~ 15년 6월)의 시멘트 모니터링 데이터를 바탕으로 중금속 동향을 파악하였으며, 유럽, 일본 등 시멘트 국제 관리기준과 비교하였다. 수용성 6가크롬의 경우 국내에서는 2009년에 자율협약기준인 20mg/kg으로 설정한바 있으며, 이는 일본의 시멘트 업계 자율기준(20mg/kg 이하)과 동일하며, 납, 비소, 수은, 카드뮴, 구리항목에 대하여 현재 국내에서는 보조연료 및 대체원료 중금속 관리기준으은 제시되어 있지만(2011.9), 시멘트 제품의 기준은 설정되어 있지 않다. EU 국가의 경우 수용성 6가크롬의 기준은 현재 2mg/kg으로 강제 규제를 따르고 있으나, 이는 국내 6가크롬 시험방법과 다른 모르타르 용출 시험방법을 따르고 있어, 국내 6가크롬 시험방법과 비교검토가 필요하다. 2013년 1월 ~ 2015년 6월까지의 3년동안 시멘트 중금속 모니터링 평균 함량 결과(슬래그 시멘트 미포함), 6가크롬 8.5mg/kg, 납 47.7mg/kg, 비소 11.4mg/kg, 수은 0.057mg/kg, 카드뮴 2.84mg/kg, 구리 101.71mg/kg으로 나타났다. 스위스 시멘트 제품 중금속 기준으로 설정되어 있는 항목 중 탈륨(Tl)의 경우, 급성 호흡곤란증후군 및 인후염, 흉통발생을 유발하고, 스위스에서는 현재 2mg/kg으로 관리하고 있어 국내 중금속 관리항목으로의 검토가 필요하다.

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.

한 해 한국의 음식물 폐기물 발생량은 2012년 기준 13,209 ton/day 이며, 이는 전체 생활폐기물 발생량의 약 27%에 해당한다. 이처럼 다량으로 발생하는 음식물 폐기물은 유용한 유기성 자원을 다량 함유함에도 불구하고 재활용이 저조하다. 때문에 음식물 폐기물을 bio-char로 탄화시켜 활용성을 높이는 연구가 전 세계에서 수년전부터 진행 중이다. 문헌고찰을 통해 열수가압탄화반응으로 생성된 bio-char가 중금속 흡착이 가능하다는 것을 확인 하였다. 따라서 광산배수와 같은 고농도의 중금속 오염수 처리에 bio-char를 활용하여 중금속 흡착･침전 여부를 확인해 보고자 하였다. 본 연구에서는, 인공오염수를 제작하여 일정량의 bio-char를 일정시간 교반시켜 투입 전 / 후 농도 차이로 흡착율을 확인하고, 최적의 조건을 찾고자 하였다. 인공오염수는 Accustandard 사의 Reference Standard 를 사용하여 만들었고, 광산배수의 평균 오염농도에 맞추기 위해 증류수와의 희석으로 50ppm, 100ppm, 150ppm 으로 조성하였다. 중금속은 Cd, As, Hg, Pb, 6가 크롬을 분석하였고 한 비커에 복합적으로 혼합하였다. Bio-char 는 음식물폐기물 60kg을 2.2Mpa의 압력 하에 열수가압탄화반응을 통해 4시간동안 반응시켜 생성하였다. 그 후 bio-char의 미세기공을 증가시키기 위하여 KOH를 이용한 화학적 활성화를 시행하였다. 원 시료의 중금속 함량 분석, 교반 시간 별 중금속 제거율 분석, 교반속도 별 중금속 제거율 분석 등을 시행하였으며 인공오염수 및 처리수의 분석 평가는 pH, 중금속, 시안, 등의 항목을 분석하였다.

식물정화공법(Phytoremediation)은 오염부지의 정화에 있어 생태계를 교란하지 않는 경제적인 정화 수단으로서 많은 관심을 받고 있다. 공법의 특성상 오염물질을 포함하는 부산물이 필연적으로 발생되며 이에 대한 적절한 처리방법이 반드시 수반되어야 한다. 일반적으로 식물체부산물은 식물 종에 따라 구성이 다양하지만 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌 등의 식물섬유소와 회분으로 구성되어 있어 혐기성 조건에서 소화시킬 경우 바이오가스 형태의 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 처분을 필요로 하는 부산물의 양을 감소시킬 수 있다. 그러나 혐기소화 시 중금속의 존재는 혐기성 미생물의 대사와 활동에 영향을 줄 수 있어 중금속을 함유하는 식물체부산물의 처리에는 주의가 필요하다. 본 연구에서는 중금속 오염부지에서 수확된 해바라기 부산물의 적절한 처리방법으로서 혐기소화를 제안하고, 실험실 규모의 연속식 반응조 운전을 통해 중금속을 함유하는 식물체부산물의 혐기소화에 따른 중금속의 영향과 적용 가능성을 평가하였다. 실험에는 단상 혐기성 반응조(총 부피/유효부피 = 8/5 L)를 사용하였으며, 반응조는 약 500일간 35±1℃로 유지되는 암조건의 항온실에서 운전되었다. 기질은 1일 1회 주사기를 이용하여 회분식으로 주입하였으며, 반응조 내 유효부피를 일정하게 유지하기 위하여 주입되는 기질의 부피와 동일한 양의 슬러지를 채취하여 분석을 실시하였다. 식물체부산물 내에 포함된 중금속이 혐기소화에 미치는 영향을 확인하기 위한 평가 지표는 반응조 액상 내 중금속 농도의 변화와 바이오가스 발생량 및 바이오가스 내 메탄함량을 관찰하였다. 반응조의 안정적인 운전 여부는 pH, COD, 암모니아, 알칼리도 그리고 지방산 농도의 변화를 통하여 확인하였다. 반응조 운전 기간에 걸쳐 반응조 액상 내 중금속 농도는 기존의 문헌에서 제시하고 있는 저해 수준 이하였으며, 바이오가스 발생량과 바이오가스 내 평균 메탄가스 함량은 각각 0.57±0.21 L/day (n=541), 50.64±3.72% (n=541)로 메탄가스 생산이 안정적으로 이루어 졌음을 보였다. 또한 반응조의 안정적인 운전 여부를 확인하기 위한 지표들이 운전기간 동안 문헌에서 제시하고 있는 안정적인 범위로 유지된 것을 관찰하였다. 연구결과 식물체부산물 내 중금속은 혐기성 미생물의 활동에 직간접적인 영향을 미치지 않은 것을 확인하였으며, 결국 중금속 오염부지의 식물정화공법 이후 발생된 해바라기 부산물은 혐기소화를 통한 처리와 바이오가스 생산이 가능할 것으로 판단된다.

Recently, Advanced water treatment facilities with Ozone are being introduced domestically. However, waterproofing/corrosion prevention construction method of concrete structure for existing advanced water treatment makes waterproofing/corrosion prevention materials and concrete deteriorated because of strong oxidation of ozone. Therefore, in this study, using a metal spraying system was evaluated for bond strength between concrete and metal spraying coating.