예부터 한국, 중국, 일본 등 동아시아 국가들은 경중의 계약을 체결할 때 도장과 인주를 사용하는 문화가 있다. 인주의 주성분은 유화수은이고 이를 사용하는 대표 국가인 일본은 인주에서 발생하는 수은을 무기 수은 화합물로 규제하고 있다. 국내에서는 관-공서, 일반가정 등 인주가 보편적으로 이용되고 있으나 이와 관련된 규정이 없어 인주의 사용량, 발생량 등에 대한 정보가 부족한 실정이다. 수은에 대한 국제적인 관심은 2013년 일본 구마모토에서 미나마타 협약을 채결하면서 높아졌다. 또한, 바젤 협약에서 수은 폐기물에 대한 수은 함량 기준을 5 mg/kg 이하로 논의되면서 수은 처리에 대한 관심도 증가하였다. 본 연구에서는 폐 인주에서 발생하는 수은함량을 분석하여 바젤 협약에서 논의된 기준과 비교해 폐 인주의 유해성을 파악하여 국내의 추가적인 규정이 필요한 지를 검토하였다. 수은 함량 분석을 위한 시료는 국내에서 주로 판매 및 유통하고 있는 3개사의 제품을 대상으로 설정하여 분석을 실시하였다. 시료는 US EPA(United States Environmental Protection Agency)method 7473이 적용된 Direct Mercury Analyzer(DMA-80)으로 분석하였다. 인주의 수은 함량 분석결과 폐 인주에 관련된 별도의 규제는 필요하지 않으나, 이에 대한 위험성은 다소 의식하여야 한다.

수은의 전과정 관리를 통한 환경배출 저감을 위한 미나마타 협약이 2017년 8월에 발효되면서 비준 절차를 진행하고 있는 우리나라 또한 수은을 함유한 제품 또는 폐기물을 친환경적으로 보관 및 폐기해야 한다. 우리나라는 의도적 사용을 위해 원소상 수은을 수입해 왔으나, 수은첨가제품 및 정광 불순물 등 비의도적으로 수은이 유입되어 왔다. 이렇게 비의도적으로 유입된 수은의 69%가 고농도 수은함유폐기물의 형태로 지정폐기물로 구분되어 지정폐기물 유입시설로 유입되고 있는 것으로 추정되고 있다. 그러나 수은함유 폐기물 매립시설 주변대기 중 수은 농도가 우려됨에 따라 수은함유 폐기물의 친환경적인 매립 관리기준과 함께 고수은함유폐기물의 회수 및 처리에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 수은은 대기로의 휘발량이 큰 금속으로 알려져 있으며, 수은함유 폐기물 매립지에서 원소상 수은의 형태로 전환되어 환경 중으로 재유입될 가능성이 있다. 국외의 경우 고농도 수은함유 폐기물의 회수 및 처리에 대한 기준을 두고 있으나 국내에서는 아직 수은 회수에 대한 법적 근거가 마련되어 있지 않은 상황이다. 본 연구에서는 국내 업체에서 발생하고 있는 고농도 수은함유폐기물(비철금속 발생 슬러지)을 대상으로 시간별 온도별에 따른 대상 폐기물 내 수은 함유량 및 용출량 실측을 통해 고농도 수은함유 슬러지 중 최대 비산율 및 온도별 속도상수를 구하고자 하였다. 이를 통해 고농도 수은함유 폐기물의 환경 중 수은 배출 저감 방향을 제시함으로 향후 수은함유 폐기물의 적정 관리기준 설정에 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

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.

대부분의 국가에서는 수은이 함유된 제품이나 각종 산업공정에서 사용되는 수은은 단계적으로 제거해 나가고 있으며 특히 선진국에서는 수은의 독성, 생물농축 및 환경에의 유해성으로 인하여 수은이 함유된 제품이나 수은을 사용하는 산업공정을 대체하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 여전히 수은이나 수은을 함유한 제품은 특정 공정이나 오래된 공정에서 사용되고 있으며 지금까지는 수은 함유 폐기물을 재활용하거나 처리하는 것은 폐기물 관리 분야에서 주요 관심사가 아니었다. 수은의 국제적 규약 및 관리 동향이 1차적으로는 대기배출 수은에 치중되어 왔으나 배출원에서의 제어 및 회수된 수은이 부산물과 폐수 중에 남게 되면서 선진국에서는 이를 안정화하며 회수 저장하는 문제와 수은의 매체 간 통합적인 관리로의 접근이 시도되고 있어 우리나라도 이에 대한 방안 마련이 필요한 상황이다. 2013년 2월 제5차 INC (Intergovernmental Nagotiating Committee)의 결정에 따라 국제수은협약의 주요 조항으로 수은함유 폐기물의 관리 강화 및 환경친화적 수은 저장 능력 증대가 포함됨에 따라 향후 국제적인 규제 조치 시행이 예상되고 있다. EU는 수은화합물 수출 금지 및 수은 저장 의무화 규제 시행 (‘11.3.15 발효, Regulation (EC) No 1102/2008, 22 Oct. 2008)하여 원자재 수은을 폐기물로 규정하고, 클로랄-알칼리 분야, 비철금속 채광 및 제련, 천연가스 정제 및 금채광시설의 수은 회수 및 저장을 의무화하였다. 미국 또한 금속 수은 및 특정 수은화합물의 수출금지 법안을 발표하였으며, 미국 DNSC (Defense National Stockpile Center)는 1970년대 부터 4,400 톤 이상의 원자재용 수은을 보관해왔으며, 이를 영구저장시설로의 이전 사업이 추진 중이다. US EPA에서는 LDR 기준을 통해 수은 함유 폐기물 중 260 ppm 이상의 폐기물의 경우 일반 매립지로 갈 수 없으며 특수 설계 매립지를 통해 매립을 하거나 수은 저감 처리방법을 통해 수은 함유 농도 저감을 해야 한다고 규정하였다. 따라서 본 연구에서는 실험실 규모의 반응기를 구축하여 국내 고수은함유 폐기물을 대상으로 열적처리를 통한 수은 감량 특성을 연구하였다. 이는 TG 분석 결과를 바탕으로 온도범위를 700 ~ 800 ℃로 설정하여 각 온도조건에서 체류시간에 따를 수은 감량 특성을 평가하였으며, 각 조건 별로 수은 증기를 냉각시켜 수은 회수율을 평가하였다.