반도체 소자가 초고집적화 되면서 제조 공정 수는 증가되며, 각 공정 후에는 많은 잔류물 또는 오염물이 표면에 남게 되어 이것들을 제거하는 세정공정(Cleaning process)의 중요성은 더욱 부각되고 있는 추세다. 현재 반도체 제조 공정은 약 400단계의 제조 공정을 가지고 있으며 이들 중 적어도 20% 이상의 공정이 웨이퍼의 오염을 막기 위한 세정공정과 표면 처리 공정으로 이루어져 있다. 세정 공정에서 IPA(Iso-propyl alcohol)를 사용하게 되는데 이는 제조과정에서 발생하는 Water Mark를 제거하기 위함이다. 기존 제거공정에서는 물을 이용하여 이를 제거 하였으나, 물의 표면 장력에 의해 제품이 불량이 발생하여 쉽게 증발하는 성질을 가지고 있는 IPA를 이용하여 wafer 표면의 DI를 제거 하였다. IPA 세정공정을 도입한 반도체 업체에서 배출되는 폐액 속에 IPA농도는 30% 수준으로 나타나 기존 증류법을 통한 증발농축으로 가공하는데 많은 Utility 비용이 소요되기 때문에 해당 폐액을 재활용하는데 있어 경제성이 떨어지며, 이에 효율적으로 농축 가공하여 자원을 재순환 할 수 있는 기술 검증 및 네트워크 구축이 필요한 실정이다. 현재 A반도체 생산기업의 경우 IPA 폐수의 발생량은 2015년 30톤/day, 2016년의 경우 40톤/day 정도로 배출처 및 가공처의 수익을 향상 시킬 수 있는 상기 개발기술의 검증을 위한 Scale-up 테스트 및 현장 적용이 요구되고 있어, Lab. test를 통하여 기 확보한 농축 기술을 보완 및 실용화함에 있어 Scale-up test를 위하여 1ton/day 처리 용량의 Pilot system을 제작 설치하고, 이를 통해 농축효율을 검증함으로써 기존의 증발농축법과 안전성 등에서 차별화된 농축설비를 개발하고자 하였다.

에너지의 90%이상을 수입에 의존하면서도 낮은 에너지 효율성과 에너지 다소비 산업위주의 경제구조를 갖고 있는 우리나라에서는 산업경쟁력 확보 및 대응을 위하여 에너지 효율을 향상시키고 에너지의 회수 및 재이용률의 증대가 절실하다. 또한 세계 경제가 향후 완만하게 회복되는 경우 석유, 가스 등 에너지원에 대한 가격은 지속적으로 상승할 전망이다. 지구온난화의 주범물질인 CO2 감축을 위해서는 미활용 폐열에 대한 이용이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위하여 독일, 일본, 미국에서는 이미 폐열 이용을 위한 열택배 기술개발이 이루어져 보급이 점차 확대되고 있다. 이에 따라 국내에서도 산업체에서 발생하는 미활용 폐열을 활용하여 석유, 가스 등의 에너지원을 절약하는 기술개발 및 사업화가 시급히 요구되고 있다. 특히 충남 당진지역의 경우 에너지 다소비 업체가 다수이며, 동시에 폐열을 다량으로 발생하고 있는 공장과 발전소 등이 다수있으며, 산업단지 내 중소기업과 산업단지에서 불과 20여km 이내로 떨어진 곳에서 개별난방을 하고 있는 아파트 단지, 온수 및 냉난방을 필요로 하는 주택단지 및 비닐하우스 농가, 화훼단지, 공공시설 등 열을 필요로 하는 열수요처가 많은 편이다. 이 같이 많은 에너지를 필요로 하고, 에너지 사용 후 많은 열을 방출하고, 이 폐열을 활용하고자 하는 지역적인 특성을 감안하면 열택배 사업에 대한 기술개발이 성공하면 산업단지 내 미활용 폐열을 전술하였던 열수요처로 운송하여 전기난방, 열풍생산, 온수생산, 냉난방 등에 적용하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있을 것이다. 열택배 기술은 산업시설에서 발생하는 중･저온 및 고온의 폐열을 활용하기 위한 기술로서 공장이나 소각로 등에서 발생하는 폐열을 축열하고 사용 목적지까지 운반하여 방열하는 기술이다. 또한, 열택배 기술은 기존의 열수송 기술의 근본적 문제점인 열수요처와의 거리가 먼 경우 발생하는 배관매설시의 고비용 발생 및 관리에 대한 부담 등에 관한 문제를 해결할 수 있는 기술이다.

정상적으로 포장되어 출하되지 못하는 폐캡슐의 가장 큰 원인중 하나는 캡슐 수분함량에 의해 결정된다. 수분함량이 16% 이상일 경우 캡슐 변형 및 Sticky가 발생되기 쉬운 상태가 되어 불량이 된다. 또한 12.5% 이하인 경우에도 캡슐이 수축되고 해지기 쉬운 상태가 되기 때문에 가장 좋은 수분 조건은 12.5 ~ 16.0% 이다. 폐캡슐 발생에 따른 문제점은 환경오염 문제를 야기 시킨다는 점이다. 매립이나 소각을 시킬 경우 젤라틴 및 충진물 혹은 색소제 등이 함유되어 있기 때문에 토양 또는 대기오염원이 될 가능성이 높으며 95% 이상 수입되고 있는 캡슐의 원료인 젤라틴과 같은 유기성 물질의 손실 때문에 자원 및 비용이 낭비되게 된다. 현재 국내기술로 현장에서 발생하는 폐캡슐을 전량 재활용하는 곳은 없으며 시급히 대안이 만들어져야 하는 실정이다. 그 동안의 사전연구를 통해 회수된 젤라틴에 대한 평가 결과를 아래 표에 나타내었다. 점도와 밀도에서는 문제가 없었지만 색도부분이 너무 탁하게 나와 불순물이 다량 함유되어 있는 것으로 판단되며 이는 결국 수율에도 영향을 주는 것으로 해석할 수 있다. 따라서 본 과제에서는 그 동안의 사전연구를 토대로 장치를 Scale-up하여 현장에 구축한 후 운전조건을 확립하고 발생처 및 수요기업과의 자원순환 네트워크 구축을 통해 폐캡슐을 정제하여 접착제 원료로 회수하는 정치를 사업화할 수 있는 기틀을 마련하고자 하였다.

국제유가는 전반적으로 감소하는 추세로 나타나고 있으나 향후 지속적인 상승이 예상되어 신재생에너지 등 대체 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 국내에서는 자원소비형 성장 사회에서 Zero-Waste 자원순환사회로의 변화를 추구하여 폐기물 정책을 기존 3R(Reduce, Reuse, Recycle)에 Recovery를 포함하여 4R 정책을 제시하였으며 신재생에너지 확보 및 자원순환에 대해 권장하고 있다. 이에 충청권EIP사업단에서 추진하는 본 과제에서는 가연성 및 생분해성 폐기물을 활용한 지역사회 및 산업단지 입주기업으로 스팀을 공급하여 화석연료 사용 절감 및 이산화탄소 발생 저감을 수행하며 폐자원의 이용으로 에너지순환 네트워크 구축을 목적으로 한다. 본 과제에서는 기존 지역 내 자원순환시설에서 발생하는 폐열을 수열 받아 인근 지역 및 기업에 지역난방을 공급하고 있었으며 현재 지역 내 자원순환단지의 조성과 더불어 발생하는 폐열 및 바이오가스를 수열하여 지역사회와 산업단지 간 에너지 네트워크 구축을 통하여 추가적인 수요처 발굴을 통해 스팀을 공급하여 저렴한 에너지원을 공급할 수 있다. 본 과제를 통한 환경적 기대효과는 화석연료 15,667TOE/년, CO2 약 50,000톤/년 이상의 저감효과를 나타낼 것으로 예상되었으며 이로 인하여 폐기물에 대한 에너지화를 수행할 수 있다.

In this paper, And improve the performance of the current bridge inspection systems Intelligent sensor platform of the bridge, Bridges Management and Control, U- disaster warning, Intelligent prevention, etc. The intelligence to maximize the capabilities of the existing bridge inspection systems It proposes an efficient management plan through a ubiquitous sensor network. Since these services are very important to minimize situations where the bridge disaster casualties. Through RFID, RTLS and smartphones, IT technology and sensor fusion, etc. Build bridges to the entire inspection time and unattended automated disaster detection system minimizes the time to invest in bridge inspection and efficiency is to be maximized.

본 연구에서는 온라인 네트워크를 이용하여 화산재해 대응 국제협력 네트워크 기반 구축의 방안에 대해 제시하였다. 백두산은 2002년 이후 화산활동 재개 가능성에 대해 주목받고 있는 화산이다. 지리적으로는 중국과 북한령에 해당하나 실제 화산분화가 이루어질 경우 우리나라는 물론 아시아 지역의 여러 국가에 피해가 있을 것으로 예측되고 있다. 이와 같이 화산활동으로 인한 재해발생 상황에 대응해야하는 필요성이 있음에도 불구하고 국내에는 화산 전문가가 부족한 실정이며, 국제적인 활동 및 국제적 네트워크 구축 또한 미비한 상황이다. 이에 홈페이지를 통한 다양한 서비스를 제공함으로서 국제협력 네트워크 기반구축이라는 연구수행 목적을 달성하기 위한 하나의 활용 도구로서 온라인 네트워크를 개발하였다. 온라인 네트워크의 주요 기능으로는 화산폭발 및 위기상황 시 전문가들이 모여 논의 할 수 있는 공간 제공, 평상 시 자유롭게 의견을 교류할 수 있는 공간 제공, 화산 재해 대응 및 방재 관련 컨텐츠 제공을 들 수 있다. 이러한 온라인 네트워크를 통해 국제적으로 유기적인 연계 및 정보 공유와 더불어 단순한 국내 네트워크를 벗어나 해외 전문가들과의 최신정보 및 기술교류를 활성화하고, 국내 전문가의 역량을 세계적으로 홍보하며, 국제적 네트워크 형성 및 정보 교류의 장이 될 수 있을 것으로 기대된다.

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.

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.

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.

국내에서 하천의 제방을 보호하는데 중점을 둔 공법으로는 콘크리트 호안 블록을 설치하는 공법과 콘크리트 매트공법을 들 수 있으며, 식물의 생육에 중점을 둔 공법으로는 양재천에 도입되었던 유럽의 여러 공법들을 들수 있다. 또한 최근에는 식물의 식재를 위해 구멍이 뚫린 콘크리트 블록(유공블록)을 설치하는 방법들이 시도되고 있다. 제방의 보호에 중점을 둔 공법들의 경우, 특히 콘크리트 매트공법은 제방을 튼튼하게 보호하는 방법으로는 가장 좋은 효과를 보일 수 있으나 전혀 식생이 정착할 수 없는 비 환경적인 방법이며, 콘크리트 호안블록을 시공하는 경우는 블록의 사이에 잡초가 생육하기는 하지만 일부분에 한정되며, 블록의 틈새에서만 물과 공기의 공급이 가능하므로 제방의 전체에 식물이 생육하거나 미생물, 소동물의 생육이 불가능 하므로 생태 친화적인 공법이 될 수 없다. 국내에 도입된 외국의 여러 공법들은 식생이 정착되는 데는 유리한 점이 있지만 제방의 안전성을 확보하는데는 부족한 점이 많다. 특히 홍수기에 많은 물이 일시에 흐르는 우리나라의 하천 환경특성에는 적합하지 않다고 판단된다. 식물의 식재를 위해 블록의 일부를 제거한 형태의 콘크리트 블록을 시공한 경우 흐르는 물에 의하여 구멍에 채워진 토양이 유실되어 질뿐만 아니라 식물도 함께 유실되므로 블록의 이면에 두꺼운 부직포를 설치하게 되므로, 실질적으로 제방의 토양과는 완전히 분리되어 식물이 생육하므로 쉽게 식물이 유실될 수 있다. 일반적으로 콘크리트에서 식물을 재배할 경우, 식물이 자라지 못하는 이유는 콘크리트 자체가 높은 알칼리성을 나타내며, 뿌리 공간과 발아 공간이 없고 투수성 및 보수성이 낮으며, 식물에 필요한 영양분이 없기 때문이다. 따라서 식물을 생육시키기 위해서는 식생콘크리트의 pH을 줄이고, 공극률을 확보하여 뿌리 및 발아공간을 제공해 주어야 한다. pH을 줄이고, 공극률을 확보하기 위하여 고로슬래그 시멘트를 사용하여 옥상녹화블록을 연구 및 상용화한 사례가 있다. 즉, 잔골재를 사용하지 않고 굵은골재만을 사용하여 식물의 뿌리와 물 공기가 통과할 수 있는 연속공극을 형성하고, 이 연속공극을 통하여 식물의 뿌리가 지반까지 도달하여 블록과 지반과의 일체화로 구조적 안정성을 확보하였다. 이러한 옥상녹화블록 경험을 토대로 제철에서 발생하는 서냉 고로슬래그 골재를 생태하천복원용 식생블록골재 적용성을 검토함으로써 제철회사는 서냉 고로슬래그 골재의 수요처를 확보하는 동시에 폐기물 처리 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 식생블록 생산업체는 저가의 골재 활용을 통해 안정적인 골재 수급과 원가절감 효과를 기대할 수 있고, 최종 성과활용 기관은 저가의 제품을 구입하여 공사비용을 절감할 수 있음으로써, 공급처, 수요처, 활용처 모든 참여업체가 WIN-WIN 할 수 있는 네트워크를 구축하는 사업이다.

최근 들어 건축물의 규모 및 범위가 확대되어 각 구조물 부재의 크기가 커짐에 따라 건조수축 균열 발생확률이 증가하는 한편 콘크리트 제조용 원재료의 품질은 열악해지고 있는 상황이고, 레미콘의 경우도 작업성의 향상을 위해 단위수량을 증가시키는 등 여러 가지 원인으로 건조수축 균열발생에 의한 품질저하 문제가 자주 대두되고 있다. 이러한 건조수축을 개선하기 위해서는 경화 시에 적당한 팽창성과 chemical prestress를 부여하여 수축량을 보상해 주는 방법이 있는데 이러한 팽창반응을 일으키는 물질로는 칼슘설포알루미네이트(CalciumSulfoAluminate, 3CaO·3Al2O3·CaSO4)가 매우 효과적이며 이는 수화반응으로 에트린가이트(Ettringite, C3A·CaSO4·32H2O)를 생성하여 시멘트 몰탈 및 콘크리트를 팽창시키고 미세공극을 충진 함으로서 이의 첨가로 시멘트 콘크리트에 조강성, 팽창성, 고강도성 등의 우수한 특성을 부여 할 수 있으며, CSA클링커의 합성에는 석회질 원료, 알루미나질 원료 및 석고가 필요한데 이들은 모두 산업 부산물 및 폐기물로 대체 가능한 것이다. CSA는 1970년대 일본의 電氣化學工業에 의해 개발되어, 이후 중국의 Beijing Polar Bear Materials 등 몇몇 기업에 의해 상업생산이 이루어지고 있다. 한국의 경우, 특수시멘트 수요의 증가로 개발요구가 늘어나면서 1990년대 이후 석회석, 굴패각, 명반석, 폐촉매 등을 활용한 몇 차례의 CSA 개발이 이루어졌지만 원재료 조달, 운반비용, 소성 등 제조비용의 문제로 일본 및 중국업체 제품에 경쟁력을 갖추기 어려워, 현재 상업적인 국내 생산은 이루어지지 않고 있는 실정이다. CSA는 토목･건축용 재료의 속경, 조강, 팽창성 물성 발현제품의 용도로 다양하게 사용될 수 있으나 국내생산의 미비로 대부분 중국산으로 수입되고 있는 실정이다. 중국산 클링커의 연간 수입규모는 10,000톤 내외이며, 수입액은 30 ~ 35억원 정도이다. 건설재료 시장에서 CSA가 차지하는 시장규모는 1% 미만으로 경기변동에 따른 영향이 적은 편이다. 그러나 교량, 터널 등 고난도의 공사가 늘어나고 있고 그동안 높은 가격 때문에 사용량이 제한되어 왔음을 감안할 경우 잠재수요는 상당할 것으로 판단된다. 본 CSA 생산기술은 정유공장의 탈황석고와 알루미늄 주물업체의 폐알미늄 드로스를 주 원료로 사용함으로서, 기존의 석회석/보크 사이트 등 천연원료를 사용하는 수입산 제품에 비해 가격경쟁력이 우수할 뿐 아니라 산업부산물을 재활용함으로서 경제적･환경적으로도 큰 이점이 있다. 다만, 원재료 혼합공정의 안정화와 재료의 혼합/교반과정에서 발생하는 악취, 발열, 분진 등의 처리 등의 문제가 있어 이를 해결해야 사업화가 가능할 것이다. 최종적으로 본 사업을 바탕으로 현재 전량 수입에 의존하고 있는 CSA를 국산 제품으로 대체하고 장기적으로는 일본/중국 등에 상품 또는 기술 수출을 계획 중에 있다. 또한 품질향상 및 이를 발판으로 시멘트 혼화재로서의 γ-C2S와 같은 신제품개발을 목표로 하고 국내건설 산업에 이바지하고자 하는 것이다.

실리콘 웨이퍼 제조용 단결정 성장 공정에서 발생하는 석용 도가니는 사업장 폐기물로서 그 처리방법이 매립이어서 폐기물처리비 및 환경오염 등의 문제점이 있다. 그러나 석영도가니의 성분은 대부분 무기성 물질로 주성분이 SiO2이고 그 함량이 98% 이상인 고품위 실리카이다. 현재 국내에서 요구되는 실리카는 대부분 해외에서 수입되는 것으로 수입된 천연실리카를 다시 정제하여 세라믹 재료 및 건축재로부터 반도체 실리콘을 제조하는 원료까지 다양한 용도로 사용되고 있다. 따라서 사업장 폐기물로 배출되는 석영도가니를 재활용하기 위한 정제 및 고순도화 기술을 개발하여 환경오염 및 폐기물처리비를 저감하고 수입되는 실리카를 대체하고 압전소자, 집적회로(IC)용 원료 및 광학 유리와 반도체 실리콘 제조용 초자류 등과 같이 고순도 실리카를 요구하는 산업에 제공하고자 한다. 연구개발 내용은 폐기물로 배출되는 석영도가니의 성상 및 불순물 특성분석, 석영도가니의 물리적 정제특성 연구, 석영도가니에 함유된 불순물의 화학적 침출 특성 연구, 고순도 실리카 분말 정제 공정 연구, 상용화 plant의 최적 운전조건 및 공정변수 확립이고 연구개발 결과는 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 발생되는 석영도가니는 Multi crucible과 Mono crucible로 나뉘는데 Multi crucible에는 Si3N4(silicon nitride)가 도포되어 있어 Mono에 비해 불순물 함량이 높다. 불순물은 Mono crucible은 Al2O3(0.48 wt%), Fe2O3(0.12wt%), Na2O(0.03 wt%)순이었고, Multi crucible의 경우에는 Al2O3(0.61 wt%), Si3N4(0.38 wt%), Fe2O3(0.11)순이었다.

기계공업의 금속 가공 공정에서는 절삭유, 압연유, 신선유 등과 같은 각종 금속 가공유를 사용하고 있다. 성능이 저하된 금속가공유는 폐기처분하게 되는데, 폐액은 금속과 가공유를 함유하므로 소각 처리할 경우 대기오염이 발생할 수 있고, 단순 매립의 경우에는 심각한 토양 오염이 우려된다. 금속 가공 폐수에서 물과 다른 물질을 분리하기 위하여 유수분리 장치 이용, 응집제 사용, 오존 산화 후 가압 부상 등 다양한 방법이 있으나 처리시간 효율이 낮고 처리 장치의 부피가 증가, 운전비용이 증가, 2차 오염유발 등의 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 UF(Ultra-Filteration) 분리막 기반의 오일폐수처리시스템을 구축하였다. 분리막 공정은 간소한 설비로 인해 설치면적이 작고, 유입폐수 성상 및 상태변동 등에 비해 비교적 안정적인 처리수질을 확보할 수 있으며, 특히 폐수 중 다량 함유된 Free Oil, Emulsion Oil을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 운전시스템의 자동화로 인한 무인 시스템의 구축이 쉽고 공정에 투여되는 약품이 기타 화학적 처리방법에 비해 적으며, 공정 운영 시 악취의 발생이 없는 청정기술이다. 본 연구를 통하여 오일폐수처리시스템을 개발하고 추출된 농축오일을 재활용 가능한 네트워크를 구축하였다. 원심디스크, Bag filter, MMF(Multi Media Filter)과 분리막 설비인 UF membrane을 적용하여 설비를 제작하였으며, 장기적인 운전을 통해 막flux 80L/hr*m², 막최고사용압력 3bar, 오일성분 99%, BOD 97%, COD, SS, Fe 89% 이상의 제거 기술을 확보하였다. 추출된 농축오일은 참 발열량이 6,300Kcal/kg 으로 재생유 사용에 적합하였으며 수요처의 재생유 사용량, 필요한 농축유 품질을 확인하고 원활한 재이용 네트워크 구축을 위해 양해각서(MOU)를 체결하였다. 이러한 연구결과를 토대로 오일폐수를 안정적으로 처리/농축하여 폐오일 자원을 순환할 수 있는 네트워크를 구축할 수 있으며, 기존 전량 위탁 처리 되던 비용을 줄여 경제성 제고, 탄소 발생량 억제 등의 저탄소 녹색사업의 적극적인 대응책이 될 것으로 기대된다.

충청남도 생태산업단지 지정 단지는 당진시, 서산시, 아산시, 천안시 4개 기초지방자치단체에서 아산(고대, 부곡)국가산업단지, 현대제철일반산업단지, 서산･대죽･대산일반산업단지, 천안제2, 3산업단지, 탕정디스플레이시티1산업단지, 인주일반산업단지 등 총 9곳 산업단지가 지정되었다. 이들 산업단지에서 배출되는 폐기물 발생량은 연간 총 5,871천톤에 이르며, 재활용, 매립, 소각, 위탁처리 등으로 처리되고 있는 실정이다. 국내외적으로 환경오염배출 저감에 적극 참여하는 추세이며, 폐기물을 저감할 경우 온실가스 배출량을 감소시키고 한편 탄소 배출권을 확보하고, 경제적 이익 증대 및 지역주민 민원을 최소화하는 잇점이 있다. 생태산업단지(Eco-Industrial Park, EIP)는 먹이사슬로 공생하는 자연 생태계의 원리를 산업에 적용하는 개념으로 기업과 기업, 공장과 공장을 서로 연결시켜 생산 공정에서 배출되는 부산물, 폐기물, 폐에너지 등을 다른 기업이나 공장의 원료 또는 에너지원으로 쓸 수 있도록 재자원화하여 산업단지내의 부산물이나 오염물질을 최소화하는 자원순환형 산업단지 구축, 오염물 무배출(Zero-Emission)을 지향하는 데 목적이 있다. 이에 본 연구는 충청남도 지역(당진시, 서산시, 아산시, 천안시)의 산업단지를 대상으로 배출되었던 폐스팀, 폐열을 에너지원으로 매립 및 소각되었던 폐기물을 연료 또는 제품화하거나, 재활용 되던 폐기물을 고부가가치로 재탄생 할 수 있도록 생태산업단지 네트워크 구축 연구를 실시하였다. 충청남도 생태산업단지 구축사업은 Table 1에 나타내었으며, 폐자원, 폐열 등 다양한 부산물에 대해 사업을 발굴하고 진행하고 있다.

개발도상국의 경우 폐기물 관리 및 재활용 산업 기반구조의 낙후로 효율적인 폐기물 재활용이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 또한 폐기물 관리에 대한 이해 부족으로 효율적인 폐기물 정책 및 제도가 구축되어 있지 못한 것이 사실이다. 자원순환산업의 특성상 선진국으로부터 축적된 경험과 선진 재활용 기술을 수입하고, 이들과 네트워크를 구축하는 일은 매우 중요하다. 선진국의 경우에도 개발도상국으로의 관련 기술 및 경험 전수를 통하여 네트워크 구축은 물론이고, 국내 환경기술 및 정책에 대한 인식 고양을 통하여 위상이 높아지게 된다. ‘스리랑카 폐기물 통합관리시스템 구축사업’은 스리랑카 돔베지역에 폐기물 위생 매립장의 설립을 지원함으로써 스리랑카에서 가장 많은 폐기물을 배출하고 있는 콜롬보지역의 폐기물처리문제를 해소하고, 이를 통해 그 지역의 폐기물 관리능력을 함양하기 위한 사업이다. 실제 스리랑카 전역의 폐기물 배출량 중, 35%정도가 사업대상 지역인 콜롬보지역에서 발생하고 있다. 또한 스리랑카는 콜롬보 지역의 매립장 건설을 시작으로 단기적프로젝트를 시행하면서 장기적 측면에서는 스리랑카 전국적 차원에서의 ‘폐기물 통합관리시스템’을 구축하고자 한다. 이제 폐기물의 적절한 처리는 국민건강에 중요한 요인이 되고 있다. 또한 개발도상국의 경우 천혜의 자연자원을 활용한 관광산업 개발은 국가적 소득증대 차원에서 간과할 수 없는 중요한 부분이다. 무엇보다도 폐기물의 적절한 처리는 스리랑카의 국민건강증진에 도움이 될 뿐만 아니라 경제발전에도 도움이 될 것이 분명하다. 스리랑카도 다른 개발도상국과 같이 급속한 인구증가, 도시화, 그리고 산업화에 따라 점점 더 많은 폐기물이 배출되고 있는 실정이지만, 이에 반해 폐기물 수거능력은 미약하여 단지 24%정도의 가구만이 폐기물수거혜택을 받고 있고, 농촌은 더 열악하여 2%정도의 가구만 폐기물수거 대상이다. 스리랑카 내 주민들의 폐기물 수거에 대한 요구는 강하지만 재정 능력의 부족과 제도적 장치의 미비로 이를 충족시키지 못하고 있다. 따라서 스리랑카 돔베지역에 콜롬보지역의 폐기물을 처리할 수 있는 위생매립장 설립을 지원하고, 향후 이를 효율적으로 관리하기 위한 정책제언을 통하여 폐기물 통합관리시스템 구축을 지원하고자 한다. 따라서 스리랑카 사례연구 분석을 통하여 개발도상국의 환경친화적 관리정책 마련 지원을 통한 네트워크 구축방안을 도출하고자 한다. 이를 통하여 폐기물정책 개선, 폐기물 처리시설 설치기술 및 운영기술 개선에 이르기까지 전 분야에 걸쳐 개발도상국과의 교류확대 방안을 마련하고자 한다.

본 연구과제에서는 인쇄회로기판 제조공정 폐수처리시스템에 동농축회수시설을 추가함으로 고함량 저수분슬러지를 생산하고, 폐액 내에 함유된 법정 수질오염물질인 동을 95% 이상 회수한 후 기존 폐수처리시스템에 유입시킴으로 폐수처리 시 중금속 처리 부담을 최소화 하고자 하였다. 이를 위해 충북 위치한 A사와 B사의 사업장 내 기존 폐수처리라인을 변경하여 고농도 동폐액을 별도로 집수한 후 여기에 동농축 회수시설을 설치하여 생산된 동농축 슬러지를 회수하여 제련용 원료로 중간가공한 후 수요자인 C사에 공급하여 최종생산물인 조동을 생산하는 자원순환 네트워크를 완성하였다. 본 연구과제를 통해 폐수처리오니 매립량 30%(840톤/년) 감소, 기존폐수처리 시설의 중금속 부하감소 등과, 100백만원/년의 폐기물처리비용 절감 및 528백만원/년의 고농축슬러지 매각 등의 환경적･경제적 기대효과와 동농축 슬러지 제조 원천기술 확보를 통한 국내/외 PCB 사업장 대상의 사업화가 가능하게 되었다.

현재 폐기물로 분류되는 제지슬러지는 녹생토로 재활용되거나 해양투기되었으나 해양투기금지와 녹생토 수요감소로 제지 슬러지의 폐기물 처리비용이 증가되고 있다. 이런 상황에서 폐기물인 제지 슬러지를 주원료로 회수하여 폐기물 처리의 다원화 방법의 일환으로 육성하고 제지 업종의 기업은 상호 네트워크를 구축하여 폐기물을 저가 원료로 재사용하는 시스템을 구축한다면, 환경적, 경제적인 측면에서 모두 유리하다. 연구개발 방향은 제지 슬러지에서 Ash 및 Dirt, Sticky를 제거하여 Fiber를 회수하며, 회수된 Recycled Fiber를 배합하여 골심지를 생산하는데 있다. Sticky 및 Dirt 제거에 효과적인 Slot Screen을 사용하여 제지 슬러지의 불순물을 제거하였다. Screen Basket Slot Size를 바꿔가며 제거 효율을 측정한 결과 Slot Size를 작게 하면 할수록 Sticky 및 Dirt의 제거효율은 증가하나 Screen Reject가 많이 발생하였다. 따라서 Screen Slot Size 0.25mm에서 Sticky 제거 효율이 가장 우수하며, 수율 또한 95% 이상으로 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 원료 농축 공정에서 사용되는 대표적인 저농축 설비인 Washer를 사용하여 Ash를 추가적으로 제거하였다. 일반적인 Washer 설비인 One Stage Washer는 Ash 제거율이 평균 32% 수준이며, 잉크제거율 또한 평균 19% 수준이었다. 따라서 좀 더 양호한 이물질 제거율을 위해 One Stage Washer보다 고속으로 운전되며 이물질 제거효율이 높다고 알려진 High Speed Washer를 통해 Ash 제거율을 평가한 결과 Ash는 평균 58% 수준의 제거율을 보였으며, 잉크제거율은 평균 50% 수준으로 One Stage Washer보다는 양호한 이물질 제거율을 보였다. 제지 슬러지 회수 Line을 통해 골심지 생산 시 Recycled Fiber의 배합율을 25~30%까지 상향하여 골심지를 생산한 결과 제품 Ash가 증가하나 제품의 주요 품질 항목인 백색도 및 압축강도의 변화가 거의 없어 큰 문제없이 골심지 생산이 가능하였다.

직물제조에서 발생되는 폐기물은 크게 준비공정에서 나오는 Waste, 잔사(殘絲)와 제직공정에서 발생하는 변사(邊絲) 폐기물이 대표적이다. 보통 이러한 폐기물은 소각하거나 일부 재활용하고 있으나 사용범위가 제한적이라 할 수 있다. 섬유산업의 메카인 대구에서 발생하는 제직폐기물은 연간 43,200ton으로 재활용율은 50%미만인 것으로 파악되며 특히 제직공정에서 발생하는 폐기물은 여러 섬유소재가 혼용되어 재활용율이 더 낮은 것으로 판단된다. 이러한 제직공정의 폐기물의 자원화 개발과 폐기물의 재상품화 개발이 절실한 상황으로 폐기물의 자원화 및 제품화할 수 있는 방안이 개발되어야 할 것이다. 이러한 방법 중 하나로 제직 폐기물의 단섬유화를 통해 산업용 부직포 제품을 개발하는 방법을 모색하고 있다. 본 개발은 Pilot 규모의 단섬유 설비를 이용하여 제직폐기물을 균일한 길이 절단하며 응집부위를 제거하여 재생단섬유(Recycle Staple Fiber)로 1차 가공하고, 개섬(Carding)공정을 통해 단섬유를 균일하게 분리하여 부직포 용도에 적합한 원료형태로 2차 가공을 진행한다. 제조된 재생 부직포원료를 압축(Pressure) 및 니들펀칭(Needle Punching), 캘린더링(Calendering) 공정을 통해 2~3회 반복 실시하고 열성형을 통해 차량용 내외장재로 적용할 수 있다. 현재까지 적용한 결과 제직시 발생하는 폐기물을 이용한 재생단섬유와 신재 단섬유 50:50 비율로 적용할 경우 자동차 내장재에 충분하게 접목할 수 있는 강도인 12~14 kgf를 나타냈으며, 원료의 선별관리를 통해서 충분하게 폐기물의 자원화 및 고부가가치 산업용 제품전개가 가능할 것으로 판단된다.

The build-up plan of network to export domestic recycling technologies to developing countries is suggested in and around the Philippines. In the case of developing countries, human network by governmental and non-governmental organizations could be used because the cooperation between government and industry seems to be insufficient. Because developing countries might need financial support, the support from KOICA, EDCF, WB and ADB is necessary. The network build-up plans to export domestic recycling technologies to developing countries are suggested. For this build-up, the following work should be performed: network build-up among the relative organizations and recycling companies; the request to specialists for data collection and spot survey for inadequate data; seminar opening to understand the on-site technology demand and to intoroduce domestic technologies. The following work should be added: securement of political, administrative and social status materials; financial support form international aid organizations. The expected effects through this process are as follows. The first is to support technology export through human network build-up. The second is to secure the introduction cost of recycling technologies. The third is to secure the waste-relative data and materials.