2013년 UNEP(United Nations Environment Programme)에서 미나마타 협약이 채택되어 수은의 전생애(Life-cycle) 관리를 요구하는 등, 수은(Mercury)은 장거리이동 및 생태계 축적 등으로 인해 인간의 건강 및 환경에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 국제적으로 우선순위 관리대상 물질로 관리되고 있다. 이러한 국제적인 움직임에 대응하기 위해 국내에서도 “국가 화학물질 기본계획”, “수은 폐기물의 환경 친화적 관리를 위한 기술 지침서” 및 “수은관리 종합대책” 등 다양한 제도 및 처리 방안을 준비하고 있다. 따라서 이러한 국내･외 수은 협약 및 정책에 대응하기 위해서는 국내 폐기물의 수은 배출실태 조사가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 수은 함유 폐기물의 배출시설 중 문헌조사와 국립환경과학원과 협의하여 수은 배출량이 많을 것으로 예상되는 산업폐기물 소각시설과 의료폐기물 소각시설을 선정하여 수은 물질흐름을 조사하였다. 본 연구에서는 2014년 대전광역시 소재의 산업폐기물소각시설(A시설)과 경상북도 경산시 소재의 의료폐기물소각시설(B시설)을 대상으로 수은의 물질흐름을 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 산업폐기물 소각시설(A시설)과 의료폐기물 소각시설(B시설)의 공정도를 중심으로 연속3일 샘플링을 실시하였다. 따라서 물질흐름분석의 경계는 소각시설 공정도로 설정하여 연구를 진행하였다. 수집된 조사 데이터와 샘플링 데이터를 토대로 STAN 2.5 소프트웨어를 이용하여 물질흐름을 분석하였다. 본 연구 결과, 산업폐기물소각시설(A시설)의 수은처리량은 40.48±14.77 g/day으로 분석되었으며, 수은배출량 중 대기로 배출되는 양이 가장 많았으며 바닥재, 폐수처리슬러지로 많이 배출되는 것으로 분석되었다. 의료폐기물 소각시설(B시설)의 수은처리량은 DSI/FF/Scrubber기준(0.178)으로 54.16±8.59 g/day, DSI/Carbon Injection/FF(4.87)기준으로 124.54±37.46 g/day 으로 분석되었으며, 수은의 상당량이 내부에 축적되지 않고 대기 중 배출, 폐수 그리고 비산재로 많이 배출되는 것으로 분석되었다.

적외선 열화상 카메라는 피사체의 실물을 보여주는 것이 아닌 피사체의 표면으로부터 복사(방사)되는 전자파의 일종인 적외선 파장 형태의 에너지(열)을 검출, 피사체 표면 복사열의 강도를 측정하여 강도의 양에 따라 각각의 다른 색상(false or pseudo color)으로 표현하여 주는 카메라이다. 이는 대상물체 또는 임의의 범위에 존재하는 열의 차이(온도)를 비접촉 방식으로 측정이 가능하다. 현재 방열손실의 온도 측정은 KS법에 의한 지점별 온도측정을 하고 있으나, 이는 접촉하는 지점마다 온도가 달라 평균적인 온도를 구하는 데는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 공정별 표면온도를 고분해능 검지기를 이용한 적외선열화상카메라로 방열손실률을 측정 분석하고자 한다. 본 연구에서는 적외선 열화상 카메라 Laser Marker(-60℃ ~ 760℃)를 이용하여 Laser의 표면온도를 측정할 수 있는 미국제조회사인 FLIR社의 T650sc 모델을 이용하여 사업장 폐기물 소각시설의 소각로의 벽면의 온도를 측정하였다. 측정된 온도를 이용하여 복사 열 전달률을 구하기 위한 Stefan-Boltzmann법칙과 대류 열 전달율을 구하기 위한 Newton의 냉각 법칙과 소각로의 면적을 이용하여 로벽의 방열되는 손실을 계산해 보고자한다. 국내의 사업장 폐기물 소각시설 78개 호기 중 소각 방법별(일반소각, 고온소각), 소각로 타입별(Stoker, R/K + Stoker, R/K)로 나누어 대상 시설을 선정하여 현장실측을 진행하였다. 계산 시 사용되는 데이터는 1년간 자료를 이용하여 설문조사된 데이터를 바탕으로 계산되었으며 이를 이용하여 방열손실 계산에 적용하여 분석하였다.

2005년부터 육상 매립 시 발생하는 침출수 및 악취 등의 환경적 영향 때문에 유기성폐기물의 육상 직매립이 금지되었고 2006년 발효된 런던협약에 따라 유기성폐기물의 해양투기(‘13.1)가 전면 금지되고 있다. 따라서 육상처리 및 재활용처리 등의 방안마련이 시급한 시점이며 사료화와 퇴비화의 경우 음식물의 높은 함수율로 인해 실효성이 낮은 것으로 평가받고 있어 정부는 바이오가스화 방식을 확대하려 하고 있다. 바이오가스 생산기술의 경우 유기성폐기물의 에너지 생산･활용을 통해 에너지 자급률을 높일 수 있으며, 폐기물 발생량을 감소시킴으로써 폐기물 처리비용 절감을 통한 원가상승률을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 유럽의 경우 단일 유기성폐기물을 대상으로 처리하기 보다는 생분해성 폐기물을 하나로 통합 관리하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기성폐기물 해양투기 금지에 따른 대안 마련 및 유기성폐기물의 에너지화를 통한 국가 에너지원 확보를 위해 생활계의 음폐수와 사업장의 음료제조업(맥주제조업, 유가공제조업) 폐수처리슬러지, 하수슬러지를 대상으로 바이오가스화 가능성을 평가하였다. 음폐수의 병합 소화 가능성 평가를 위한 BMP 실험결과 음폐수와 유가공 제조업에서 발생하는 폐수처리슬러지를 1:9, 3:7, 5:5 혼합한 병합시료에서 각각 117.87, 175.36, 222.85 CH4 mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났으며, 음폐수와 맥주제조업의 폐수처리슬러지의 경우 1:9, 3:7, 5:5 혼합시료에서 각각 175.72, 232.57, 263.41 CH4 mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났다. 음폐수의 혼합비율이 높아질수록 메탄가스 발생량은 커졌고 대상 업체에서 발생하는 폐수처리슬러지와 음폐수의 혼합 비율에 따른 병합처리 시 폐수처리슬러지 단독 처리에 비해 다량의 메탄가스가 발생되었다. 따라서 단독 혐기소화에 비해 병합혐기소화를 통한 바이오가스화 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 생분해도는 폐수처리슬러지 단독소화의 경우 유가공제조업은 40.6%, 맥주제조업은 50.7%로 음폐수와의 병합비율이 증가할수록 생분해도는 증가하였다.

유기성슬러지는 바이오가스를 생산할 수 있는 우수한 원료물질로서 선진국에서는 이를 이용한 에너지 생산이 급증하고 있다. 국내의 경우 음식물쓰레기, 가축분뇨 및 하수슬러지를 대상으로 하는 바이오가스 생산 및 공급을 상용화하는 단계에 있다. 하지만 산업폐기물의 경우 에너지 가용 잠재력은 많으나 활용이 미흡하고, 산업단지에서 발생하는 유기성슬러지를 비롯한 유기성 폐자원은 일부 대규모 사업장에서 자체 에너지화 등을 통해 발생된 폐기물을 활용하고 있으나 대부분의 중･소규모 사업장은 일정 비용을 지불하고 위탁처리하고 있는 실정이다. 일부 대규모 사업장에서 생산된 적은 양의 바이오가스는 자체적으로 소각 또는 보일러용으로만 사용하고 있어 잉여 가스를 이용한 수익창출이 어려운 실정이다. 유럽의 경우 단일 유기성폐기물을 대상으로 처리하기 보다는 생분해성 폐기물을 하나로 통합 관리하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기성폐기물 해양투기 금지에 따른 대안 마련 및 유기성폐기물의 에너지화를 통한 국가 에너지원 확보를 위해 생활계의 음폐수와 사업장의 음료제조업(맥주제조업, 유가공제조업) 폐수처리슬러지를 대상으로 바이오가스화 가능성을 평가한 결과, BMP 실험의 경우 1:9, 3:7, 5:5 비율로 병합 처리한 경우 각각 약 233, 298, 344 CH4 mL/gVS의 메탄가스가 발생하였다. BMP 실험을 통해 생산된 메탄가스의 누적생산 곡선을 Modified Gompertz model과 first order kinetic model에 적용하여 추정한 결과, 메탄생성량은 Modified Gompertz model에서는 238.5, 302.3, 353.6 mL/gVS 발생하였고 first order kinetic model에서는 242.8, 312.5, 365.5mL/gVS로 음폐수와의 혼합비율이 증가할수록 높게 나타났으며, 최대 메탄생성속도의 경우 3:7비율에서 48.2 mL/gVS·day로 최대 메탄생성 속도를 보였다. first order kinetic model의 1차 반응속도상수 k값은 1:9, 3:7, 5:5 비율에 따라 0.32, 0.22, 0.08day-1 나타났다. 1차 반응속도 상수의 경우 음폐수의 혼합비율이 낮을수록 높게 나타났다. Modified Gompertz와 first order kinetic model 모두 실험결과를 잘 모사하였으며, 실험결과와 모의결과의 적합도를 나타내는 상관계수(R2)의 경우 0.92∼0.98으로 높은 상관성을 나타내었다.

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.

폐인산석고는 화학비료로 사용하는 인산을 생산할 때 인광석 1톤을 분쇄하여 황산으로 처리하는 습식 제조과정에서 부산물로 약 5톤 정도 된다. 이때 발생된 인산석고는 일부 시멘트, 석고보드, 기능성 비료 등으로 재활용되지만 재활용되는 양은 많지 않아서 대부분 인근 적치장에 장기간 적치되고 있다. 적치장에 적치된 인산석고는 유지관리비용도 수십억이 소요되고, 특히 폭우 또는 강풍과 같은 기상재해가 일어난다면 인산석고가 환경 중으로 유출되어 주변 환경을 오염시킬 수 있다. 폐기물관리법 상 인산석고의 해안지역 성토재, 도로기층재, 복토재 등으로 재활용할 수 있으나 환경오염 또는 지가하락 우려 때문에 실제 해안지역에서의 재활용은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 인산석고의 재활용을 확대하기 위해 토양과 혼합비에 따른 용출액의 특성을 파악하는 것이 중요하다고 판단되어 상향류 컬럼시험을 이용하여 중금속류, 이온성분, pH, 전기전도도 등의 용출특성을 조사하였다. 인산석고 시료는 인산석고 적치장에서 충분히 혼합하여 채취하였다. 채취한 시료는 실험실에서 풍건한 후토양과의 혼합비, 균질혼한 또는 층상혼합방식 차이에 따라 용출되는 액의 농도를 측정하였다. 상향류 컬럼시험은 CEN TS 14405와 ISO TS 21268-3에 준해서 수행하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도, 중금속류(비소, 카드뮴, 납, 구리 등), 무기성분(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등), 이온물질(불소이온, 질산성질소이온, 염소이온, 황산염이온 등)을 폐기물공정시험기준, 토양오염공정시험기준을 참고하여 분획별로 용출액 시료를 채취하여 분석하였다. 연구 결과 pH는 대조시료 pH 보다 인산석고를 충진한 용출액이 낮았으며, 전기전도도는 인산석고를 충진한 시료가 높게 나타났다. 유해물질 기준항목은 검출한계이하 또는 지정폐기물의 유해물질기준 이하로 나타났다. 칼슘, 마그네슘, 칼륨의 농도는 균질혼합방식이 층상혼합방식보다 높게 나타나는 경향을 보였다. 특히, 칼슘농도는 시간에 따라 증가하고, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 농도는 감소하는 경향을 나타냈다. 불소이온의 농도는 층상혼합의 시료가 높았으나 질산이온, 염소이온, 황산염이온 농도는 균질혼합에서 높게 나타났다.

가축분뇨, 하수슬러지 및 음폐수와 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 가축분뇨, 하수슬러지와 음폐수를 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 가축분뇨 혐기소화시설에서 음폐수를 병합처리 하는 경향이 늘고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨만 혐기소화하는 4개 시설과 가축분뇨 혐기소화시 음식물류폐기물을 병합처리하는 9개 시설을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 병합처리 바이오가스화 시설의 설계 및 운전 기술지침서를 마련하기 위하여 기초자료를 수집하고 시설별 운전시 발생되고 있는 문제점들을 조사하여 개선방안을 마련하기 위한 것이다. 또한 계절별로 가축분뇨 바이오가스화 시설 3개와 병합처리시설 6개에 대하여 정밀모니터링을 실시하였다. 병합처리 바이오가스화는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 반입되어 각각의 전처리 및 이송설비를 거쳐서 혐기소화 전에 설치되어 있는 중간저장조에서 합쳐지게 된다. 중간저장조에서 혼합된 음식물류폐기물 및 가축분뇨는 두 유입물이 하나로 합쳐져 혐기소화 공정 이후의 공정들을 거쳐서 처리되게 된다. 따라서 본 연구에서는 병합처리 바이오가스화 시설에 대하여 중간저장조 이전 공정들까지는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 처리 공정을 거치므로 별도의 문제점들과 설계시 가이드라인을 제시하며, 중간저장조부터는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 합쳐진 상태의 공통사항으로 문제점들과 가이드라인을 제시하고 있다.

바이오매스는 산업혁명을 거치며 전 세계적으로 화석연료가 이용되기 시작한 이후에도 여전히 중요한 에너지원의 일부를 차지해 왔다. 이는 탄소 중립적인 연료로써 적절한 활용을 통해 지구 온난화 문제해결의 중요한 대안의 하나이며, 신재생연료로 활용가치가 매우 크다고 평가받고 있다. 또한 현대 문명이 만들어낸 혁신적인 제품으로서 20세기를 주도하는 기술 중 하나인 플라스틱은 생산과 소비가 증가함에 따라 빚어진 부산물로 폐플라스틱의 소각 처리 시 높은 발열량과 제 2차 오염물질 발생 등으로 인해 심각한 환경오염 문제를 일으키는 요인으로 알려져 있다. 따라서 목재 및 플라스틱의 재활용에 대한 필요성이 대두됨에 따라 이들 혼합연료를 에너지원으로 사용하기 위한 연구가 선행되어져 있으나 그 중에서도 바이오매스량 산정에 대한 방법과 기초데이터는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 목재와 PE를 혼합 목재의 함량을(100%, 80%, 50%, 30%, 10%, 0%)한 연료를 실험실의 반응로에서 연소시켜 배출되는 가스를 포집하여 배출 가스 내의 바이오매스 함량을 가속기질량분석법 (AMS: Accelerator Mass Spectrometry)를 통해 분석하였다. 또한 목재와 PE을 혼합한 고체 연료를 용해선별법(SDM: Selective Dissolution Method)을 통해 고체 혼합연료 내의 바이오매스 함량을 분석하였다. 분석한 결과 연소 후 배출가스를 통한 AMS분석은 목재를 100%, 80, 50, 30, 10, 0의 비율로 연소시켰을 때 결과 값이 100%, 73, 40, 22, 9, 2의 바이오탄소 함량 결과를 얻었으며, 고체연료의 SDM을 통해서는 목재가 100%, 80, 50, 30, 10, 0의 비율로 혼합되었을 때 99%, 74, 44, 27, 9, 1의 바이오매스 함량 결과를 얻었다. 목재와 PE의 바이오매스 함량은 일반적으로 100%와 0% 이나 목재 중의 이물질이 포함되어 있고, PE의 경우 순수한 원료가 아닌 농촌폐비닐을 재활용한 재생 PE제품으로 이에 따른 바이오매스 함량이 변화가 있음을 알 수 있었다. 또한 연료의 혼합 비율에 따라 바이오매스가 포함 되어있고, 연소 후 배출가스 속의 바이오탄소 함량이 고체 연료의 바이오매스 함량과 비교하였을 때 오차가 5%이내 임을 알 수 있었다.

세계적으로 환경문제를 해결하기 위한 새로운 바이오 계 그린 제품의 개발을 위한 연구가 대학 및 기관에서 활발하게 진행되어지고 있다. 그 중에서도 합성 석유계 물질인 고분자(Polymer) 재료를 대체 할 목적 및 환경 오염의 개선을 위하여 바이오매스인 천연섬유를 적용한 복합체 연구에 주목하였다. 바이오계 천연섬유강화(FRP) 복합체는 경량, 저비용, 적당한 강도와 경도를 얻는 장점이 있으나, 바이오계 섬유의 표면이 친수성을 가지고 있어 소수성을 가진 폴리머 재료와의 낮은 호환성은 제작된 복합체의 물리적, 화학적 특성을 저하시키는 문제를 가지고 있다. 또한 얼마나 저렴한 비용으로 공급할 수 있는지와 원료가 되는 바이오매스의 공급이 일정해야 한다는 문제점 역시 가지고 있다. 현재 전반적인 산업에 적용되고 있는 재료로서 목질계(Lignocellulosic) 자원이 바이오 복합체의 재료로서 사용되어지고 있지만 안정적인 공급을 위한 시간이 매우 오래 걸리고 그에 따른 생산성의 결실이 낮거나 비용이 증가되는 문제점을 가지고 있어 활발하게 적용되지 못하는 문제가 있다. 최근 안정적인 공급 및 낮은 가격을 가진 천연섬유(예: Kenaf, Jute, Hemp, EFB 등)를 이용한 섬유강화 재료로서 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 제작하는 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 충진제(Filler) 재료로 사용되는 천연섬유의 친수성(Hydrophilic) 표면과의 호환성 문재로 인하여 전처리를 하여 호환성을 높이는 공정이 필요한 문제가 있다. 이는 제작 가격의 상승과 화학물질 사용 혹은 처리시간의 증가로 인하여 문제점을 발생시킨다. 본 연구는 낮은 가격 및 안정적으로 공급이 가능한 바이오매스 중에서 전 세계적으로 가장 많이 확보 가능한 천연농업 폐기물인 밀짚과 환경적 부하를 줄이기 위하여 생분해가 가능한 생분해성 플라스틱인 PLLA (L,L-lactide)를 선정하여 복합체 개발을 목적으로 진행하였으며, 매트릭스 폴리머와 섬유의 호환성을 증가시키기 위하여 새로운 전처리 방법으로 과열수증기(Super-Heated-Steam : SHS)방법을 적용하였다. SHS 처리된 섬유는 PLLA 매트릭스와 복합화를 위해 1 : 9, 1.5 : 8.5, 3 : 7 비율로 각각 복합화 하였고, 제작된 바이오 복합체는 열 중량 분석, SEM을 이용하여 섬유와 매트릭스 폴리머와의 결합 단면을 확인하였다. SHS 처리이후 섬유의 열 안정성과 분해 온도의 증가 및 매트릭스 폴리머와의 호환성이 증가되어 화학적, 물리적 특성이 증가된 것을 확인되어 SHS를 이용한 전처리는 섬유와 매트릭스(polymer) 사이의 좋은 계면 접착을 충분히 기대할 수 있는 전처리 방법인 것으로 나타났다.

Phospho-gypsum (PG) is a by-product generated from wet process of phosphoric acid production. The recycling rateof PG is only fifteen percents for the recycling uses, such as cement retardant, gypsum board, plaster, functional fertilizer.In the result of pH analysis, PG, neutralizing gypsum, soil, and dredged soil were 3.5, 7.4, 8 to 8.8, and 7.8, respectively.In case of the electric conductivity (EC), PG, neutralizing gypsum, and soil were 2,990µS/cm, 2,230µS/cm, and84~99µS/cm, respectively. In heavy metal contents of PG, As and Cd could be measured under environmentalstandards in Korean Soil Environment Conservation Act. In inorganic elements of leaching PG, Ca and Na were 629mg/L and 13 mg/L, respectively, but As, Cd, and other elements were detected under the regulated levels in Korean WasteManagement Act. Also, among inorganic elements in PG, the leaching ratio of Mg and Cd were 7.3%, 1.3% respectively.In neutralized PG, leaching ratio of Mg and Cu were 1.9%, 1.4% respectively compared with other elements. Insequential batch leaching test, the leaching concentrations of As and Cd were rapidly decreased after 2 days. F− andCa were steadily decreased until 2 days and 8 days, respectively, and no more change since then. In case of SO42−, itfell at constant rate to 1,600~1,800mg/L. As seen in Ca leaching curve relating to pH value, the leaching decreasedwith increasing pH.

There is legal uncertainty and ambiguity with regards to the classification and disposal of sludge generated from glassetching process. Moreover, secondary effect on the environment such as corrosion of landfill construction by the sludgeproduced in glass etching process was observed in waste landfill site. As part of response to the parliament’s request forthe relevant data and local media coverage, exhaustive investigation of glass etching process was required. Accordingly,we conducted an exhaustive investigation of 8 glass etching manufacturers. Glass etching business is one of the businessesthat have seen rapid growth since 2010 with the development of semiconductor and electronics industry, and glass etchingproducers are mostly located in Gumi, Cheongju, Sejong, Gongju, and Cheonan cities. In this study, we investigated theharmful effects of wastes generated from the glass etching process, how those wastes are classified and treated, problemsarose from the process, and secondary effects on the environment observed in waste landfill site. The study found thatcyanide, lead, mercury, trichloroethene, and perchloroethene were not detected in the sludge produced from glass etchingprocess, and hexavalent chromium, copper, and arsenic were either not detected or reported at very low level, which wasbelow the threshold concentration level of designated waste. In contrast, pH of sludge produced from glass etching processwas between 1.7 and 2.3, pH of hydrofluoric acid used for glass etching showed acidic value of 1.5, which suggests thatthe classification system of such hazardous substance requires reconsideration.

The innovation in this study is the complexation of Erianthus fibers (Erianthus arudinaceus) with compatibilizer inPP by extrusion, to produce a material with an improvement in mechanical properties. The aim is to provide a general-purpose material from biomass that does not compete with food as an alternate material from the petroleum base.Erianthus is a cellulose resource crop which is a source of bio fuel, is inedible, highly productive and promising energyresource, there has been little report on its use as a material. It also is a cellulose resource crop with a high productivityas a fiber reinforcement material with low environmental load. Development of Erianthus fiber reinforced polypropylene(PP) composite material was reviewed. Erianthus fiber was pulverized and the powder was sorted by sieve size, whichwas put through the process of complexation with polypropylene using a twin-screw extruder. The mechanicalcharacteristics of the obtained composite material were evaluated by conducting a tensile strength test and a bendingtest. As a result of using the classified fiber as the filler, it is found that the difference in the surface area of the fiberhas a great effect on the mechanical properties and the thermal decomposition properties. It is found to be sufficientlyfeasible to make Erianthus function as a polypropylene fiber reinforcement element by controlling the size of Erianthusfiber.

This study evaluated the applications of ecotoxicity for management plan on industrial waste, and suggested the strategy for assessment of the ecotoxicological characteristic. From the results of ecotoxicity for waste synthetic resin, sludge, slag, waste dust, etc. 20 industrial wastes, 15 waste samples were analyzed in ecotoxic. In particular, 8 waste samples (about 62%) among the 13 non-hazardous wastes were confirmed ecotoxic. Therefore, the additional studies are necessary by increasing the number of samples and confirming the various types of waste. The correlation coefficient of arsenic and vanadium was highly estimated that 0.68, 0.44, respectively. The ecotoxicity for wastes should be managed as a comprehensive toxic in the future. Because the wastes has the high potential ecotoxic by the possibility of containing hazardous materials with discharge process and the interaction of heavy metals, ions, salt, and pH and so on. The hazardous characteristic of waste for ecotoxicity should be evaluated through the ecotoxic analysis in 3 steps by the proposed procedure for assessment of ecotoxicological characteristic.

This study attempted to find an optimum operation codition for co-incineration of food waste and industrial wastes, focusing on injection position and rate. As the result of analysis, during injection of food waste incineration facilities, atmospheric pollutant standard satisfied all requirement. However when injected into the primary combustion chamber, the dioxin exceeded emission standard. This result has been determined that contaminants generated as processing the more amount (150 ton/day) than the designed capacity (72 ton/day) emitted and exceeded not completely removed from the control facilities.

Silica fume is a by-product generated in an electric arc furnace during the silicon, ferrosilicon, and other metal alloy manufacturing process. Prefabrication mineral additives such as fly ash, blast furnace slag and silica fume are commonly used as binder materials to improve cement quality, and to reduce cement consumption. Especially silica fume which has a high level of long-term chemical durability is most widely used in high-performance concrete. However, Korea relied 100% on imported silica fume, which is more expensive than other admixture, until 2014. So far, many studies have been conducted on the effects and performance of silica fume used in concrete or replacement material like metakaolin and blast-furnace slag. With the construction of ferrosilicon plant in Korea, silica fume, a by-product of ferrosilicon production process, has been generated as a new industrial waste. Waste products like silica fume contain heavy metal, hence its use as admixture could increase heavy metal contents in concrete. Therefore, to evaluate the environmental hazards of silica fume, when it is assumed to have been exposed to the environment, content analysis and leaching tests for pH, loss on ignition and trace elements (CN, Cr, Cr6+, Cu, Cd, Pb, As and Hg) in silica fume were conducted. The results of pH analysis and loss on ignition test were 2.18 ~ 7.39 and 0.9 ~ 2.1%, respectively. Analysis found that levels of race elements in silica fume produced in Korea were lower than Korean standards set out for designated waste.

This study tried to seek the plan to recycle chicken residues (bones of seasoned spicy chicken and fried chicken) which are sent out thermally after chickens are delivered to homes and people eat them by grasping their basic characteristics. The analytical results of the weight reduction rate through the change before and after the weight is reduced have found that the average weight reduction rate of 38.0% is shown in the seasoned spicy chickens and fried chickens. The analytical results of low-heating value of chicken residues to grasp the thermochemical characteristics have found that the seasons spice chickens and fried chickens satisfy the SRF quality basis, 3,500 kcal/kg as 5,020.9 kcal/kg and 5,295.2 kcal/kg respectively. On the other hand, the analytical result of TG has found that the thermal weight reduction rate is relatively clear in the fried chickens. It is inferred that creation of the fried chickens is more uniform than that of the seasoned spicy chickens and the effect of bound water is lower than other biodegradable substances. And it is judged that the potential that they can be utilized as sold fuel without any separate preprocessing through the drying process only is shown.

우리나라는 현재 ‘폐기물 관리법’의 지정폐기물은 11종으로 대분류되고 74종으로 세분화 되어 있어서, EU 및 미국에 비하여 폐기물 목록의 분류가 세분화되어 있지 않고 포괄적으로 관리 되고 있다. 따라서 관리대상 유해폐기물의 항목이 적으며 유해특성의 적용범위가 제한적이고, 배출원 정보가 결여되어 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고, 국제적 동향에 발맞추기 위해 폐기물 분류를 업종별, 공정별, 유해성분 등에 의해 명확히 분류해야 한다. 폐기물 목록 분류를 통해 폐기물 관리가 효율적으로 이루어 질 것이며, 폐기물 분류의 오류를 방지하고 국제적 환경변화에 발맞추어 대응 할 수 있을 것이다. 지정폐기물로 관리되고 있는 광재폐기물의 최근 발생량은 2008년부터 꾸준히 증가하고 있다. 연도별 광재의 연간발생량11)은 2007년 13,497 ton, 2008년 25,295 ton, 2009년 12,776 ton, 2010년 12,773 ton 그리고 2011년 15,112 ton 으로 평균 15,890 ton 이다. 또한, 2011년도 광재의 연간 처리량은 재활용이 9,386.6 ton, 매립 301.7 ton, 기타 처리 및 이월보관 합산량은 5,566.7 ton 으로 나타났다. 광재의 관리는 현행 폐기물 관리법12)에서 지정폐기물에 함유된 유해물질 7항목 (Hg, Pb, Cd, As, Cr6+, Cu, CN)에 대해 용출 시험에 의한 규제 기준으로 관리하고 있으며, 함량기준 및 시험방법은 마련되어 있지 않은 실정이다. 지정폐기물에 함유된 유해물질 기준은 Pb 3 mg/L, Cu 3 mg/L, As 1.5 mg/L, Hg 0.005 mg/L, Cd 0.3 mg/L, Cr6+ 1.5 mg/L, 그리고 CN은 1 mg/L 으로 관리되고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 발생량이 증가하고 있는 사업장 배출시설계 폐기물 중 광재류의 용출 및 함량특성을 조사하였다. 이에 따라 국내 열처리 공정 22개 사업장 25개 시료를 채취하여 무기물질류 7항목(Cr6+, Cd, Cu, Pb, Hg, As, CN)을 용출 및 함량분석하였다. 광재의 배출특성 조사결과 일반 폐기물로 관리되는 광재 중 폐기물관리법 용출기준을 초과하여 지정폐기물로 관리가 필요한 시료 (2건/13건)와 이와 반대로 지정폐기물에서 일반폐기물로의 관리가 필요한 시료 (11건/12건)가 있는 것으로 조사되었다. 이러한 분석결과에 따라서 일반/지정폐기물 가능성이 있는 광재에 대한 장기적인 모니터링이 필요하며, 향후 국내에서 발생되는 광재의 효율적인 관리를 통한 지정 및 일반폐기물 처리 체계를 보완해야 할 것으로 판단된다.

현재 우리나라 인산제조시설에서 인산부산석고는 매년 150만 톤 정도 발생하는 것으로 추정되며, 발생량의 약 15% 정도는 시멘트 응결지연제, 석고보드, 기능성 비료 등 제한적으로 재활용되어 왔다. 그러나 대부분의 인산석고는 인산제조시설 인근에 있는 인산석고적치장에 장기 적치되어 시설관리비용만 연간 수십억 원이 들어가고 있으며, 강풍, 강우 등 자연재해가 발생할 경우 적치된 인산석고가 주변 토양, 바다, 지하수, 하천 등으로 유출될 수 있다. 또한 인산석고 적치장에서 근무하는 작업자의 건강에도 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test)을 이용하여 환경성 평가방법을 정립하고, 토양혼합비를 50%까지 증가했을 때 용출농도에 따른 환경영향 및 현장시공 시 문제점을 검토하고자 하였다. 폐인산석고는 인산석고 적치장에서 충분히 혼합하여 건조한 다음 컬럼에 토양과 폐인산석고를 50:50으로 혼합한 후, 일반토양 충진컬럼(대조시료)과 일반토양과의 층상혼합(50:50(w/w))과 균질혼합(50:50(w/w))하여 충진한 컬럼(대상시료)실험 2가지를 수행하였다. 증류수를 60 mL/h, 선속도 15±2 cm/d, 고액비 0.1~10 L/kg로 흘려 10 Cycles을 받아 시험액으로 조제하여 분석하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도, 중금속류(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 비소 등 유해물질), 이온물질 (불소이온, 질산성질소이온, 염소이온, 황산염이온 등)을 폐기물공정시험기준을 참고하여 토양 깊이별로 시료를 채취한 후 분석하였다. 폐인산석고 혼합비와 매립방식 관련 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test) 결과, 시간에 따라 pH는 약간 증가하고, 전기전도도는 감소하는 특성을 보였고, 중금속 용출농도는 시간에 따라 칼슘농도는 완전혼합방식이 층상혼합방식보다 농도증가가 더 높게 나타나는 경향을 보이며, 대부분 유해중금속 농도는 미량으로 검출되었다. 불소이온은 시간에 따라 증가하고 혼합방식에 따라 농도차이가 나타났으나 황산염이온은 감소하는 경향을 보이며 혼합방식에 따른 차이는 크지 않았다.