Due to the rapid growth of electrical vehicle and portable electronics markets, huge amount of the rare earth elements (REEs) and lithium have been required for the manufacturers globally. Moreover, after life time of the battery pass, the waste batteries containing valuable metal resources should be recycled due to competitions between the countries who manufacturing the batteries. Therefore, the REEs and lithium recoveries from the e-waste and wastewaters become issue recently. However, the commercialized technology for the valuable metal recovery is limited. In this study, the uses of the REEs and other valuable metal resources such as lithium, uranium, and gold and there recoverying methods according to the different water conditions were investigated and summarized. Moreover, the possible expectations and suggestions for the future application of the valuable resource recovery were conducted as a review.

The ultimate goal of seawater reverse osmosis brine management is to achieve minimal liquid discharge while recovering valuable resources. The suitability of an integrated system of membrane distillation (MD) with sorption for the recovery of rubidium (Rb⁺) and simultaneous SWRO brine volume reduction has been evaluated for the first time. Polymer encapsulated potassium copper hexacyanoferrate (KCuFC(PAN)) sorbent exhibited a good selectivity for Rb⁺ sorption. The integrated MD-KCuFC (PAN) system with periodic membrane cleaning, enabled 65% water recovery. A stable MD permeate flux was achieved with good quality permeate. KCuFC (PAN) showed a high regeneration and reuse capacity. Ammonium chloride air stripping followed by resorcinol formaldehyde resin filtration enabled to recover Rb⁺ from the desorbed solution.

2015년 파리기후변화협약에 의한 신기후체제 출범으로 전세계 195개국이 온실가스 감축을 약속하게 되었다. 한국도 2013년 기준 온실가스 배출이 7억톤을 기록하고 있으며 BAU대비 37% (3.1억 톤)를 감축해야 하는 의무를 약속하고 있다. 국내외에서 철강, 화학, 환경산업 등에서 대량으로 배출되는 온실가스를 회수하여 화학제품을 생산하는 탄소자원화(carbon resources utilization) 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 발표에서는 온실가스를 포함한 다양한 조성의 산업부 생가스의 발생현황과 부생가스로부터 고순도의 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 수소 등을 경제적으로 분리회수하여 화학원료가스로 사용할 수 있는 분리기술 의 연구동향과 한국화학연구원에서 수행하고 있는 바이오가스 막분리기술을 중심으로 소개하고자 한다.

광케이블은 유리를 가는 실처럼 만든 광섬유에 빛을 통하여 신호를 보내어 정보를 보내는 원리로써, 송신측에서 반도체 레이저에 의하여 정보를 빛으로 변환한 후 전송하면 수신측에서 전기 신호로 변환하여 정보를 수신하는 체계이며, 주요 성분은 PE등의 플라스틱 수지와 철, 알루미늄, 광섬유(SiO2 또는 GeO2)등으로 구성되어 있다. 현재 광케이블의 수요가 급증함과 동시에 폐광케이블 발생량 또한 급속도로 증가되고 있으며, 연간 약 3만톤 가량이 발생되나 재활용업체에서는 소형규모의 단순탈피장치로 외피인 HDPE(합성고밀도폴리에틸렌)만을 회수하고 다량의 플라스틱 수지와 알루미늄, 광섬유에 포함되어있는 광물자원(Ge 150만원/kg) 등은 단순 적재해 놓거나 매립, 소각하는 등 관련 재활용 기술이 매우 낮은 실정이다. 따라서 본 연구는 폐광케이블 재활용을 위하여 자동화 공급 기술, 선택적 국부가열, 절개 및 선별등의 기술을 통하여 각각의 유용자원을 분리/회수할 수 있는 1Ton/day 이상의 폐광케이블 자원회수장치를 연구하였다.

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.

This study evaluated the feasibility of recovering and recycling nitrogen (N) and phosphorus (P) from livestock excreta as struvite (MgNH4PO4·6H2O) in South Korea. Our experimental results showed that struvite precipitation was a very effective way to recover N and P from livestock excreta. Moreover, our study demonstrated that struvite precipitates from livestock excreta (SPL) contain higher concentrations of N, P, and magnesium (Mg) as compared to compost and liquid manure from livestock excreta. In addition, although SPL contain high concentrations of copper (Cu) and zinc (Zn), they meet the fertilizer criteria for concentrations of heavy metals. In South Korea, SPL cannot currently be used as a fertilizer due to legal constraints. Legal permission for SPL use would offer greater choice in livestock excreta management. In conclusion, recovery and recycling of N and P from livestock excreta as struvite can be an effective tool for managing nutrients in livestock excreta.

가축분뇨내 함유된 총 질소 농도는 3,000~6,000 mg/L 수준이며 이중 80%이상이 암모니아성 질소로 존재하기 때문에 호기성 액비화 과정에서 질산화 처리시간이 길고 탈질과정에서 탄소원의 부족 현상이 발생하여 정화처리가 용이하지 않다. 공동자원화 설비에서 현재 운영 중인 가축분뇨의 질소 변화특성을 살펴보면 농도 변화폭이 크고 이에 따른 대응 가능한 처리 및 회수 기술이 필요하다. 기존 암모니아 탈기법은 전통적인 암모니아 회수방법이나 pH를 10.5이상 유지시키면서 20℃에서의 공기요구량이 2,400 m³-air/m³-water 필요하여 운전비용이 15,000원/톤을 초과하기 때문에 경제성이 낮다. 최근 이온교환율이 높은 흡착제를 이용하는 회수기술이 개발 중이나 가축분뇨에 함유된 암모니아의 농도가 높기 때문에 흡착제를 재생하는 과정에서 16,000 원/톤 이상의 재생약품비용이 소비된다. 이에 본 연구에서는 가축분뇨 내에 존재하는 암모니아를 50% 회수함으로써 경제성을 증가 시키고 공정에서 발생하는 악취 문제를 2차적으로 해결함으로써 부가적인 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아수, 황산암모늄 등 암모니아화합물을 제조하여 제품화함으로써 부가가치를 창출할 수 있어 시설 투자비와 운전비 대비 부가가치 창출을 기대할 수 있다. 이에 실험실 규모 및 pilot 규모에서의 50% 암모니아 회수 최적 조건과 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아화합물 생성 최적 조건을 도출하였으며 이를 토대로 30 톤/일 규모의 실증플랜트 설계를 최적화하였다.

This study aims to analyze region-specific trends in changing greenhouse gas emissions in incineration plants of local government where waste heat generated during incineration are reused for the recent five years (2009 to 2013). The greenhouse gas generated from the incineration plants is largely CO2 with a small amount of CH4 and N2O. Most of the incineration plants operated by local government produce steam with waste heat generated from incineration to produce electricity or reuse it for hot water/heating and resident convenience. And steam in some industrial complexes is supplied to companies who require it for obtaining resources for local government or incineration plants. All incineration plants, research targets of this study, are using LNG or diesel fuel as auxiliary fuel for incinerating wastes and some of the facilities are using LFG(Landfill Gas). The calculation of greenhouse gas generated during waste incineration was according to the Local Government's Greenhouse Emissions Calculation Guideline. As a result of calculation, the total amount of greenhouse gas released from all incineration plants for five years was about 3,174,000 tCO2eq. To look at it by year, the biggest amount was about 877,000 tCO2eq in 2013. To look at it by region, Gyeonggido showed the biggest amount (about 163,000 tCO2eq annually) and the greenhouse gas emissions per capita was the highest in Ulsan Metropolitan City(about 154 kCO2eq annually). As a result of greenhouse gas emissions calculation, some incineration plants showed more emissions by heat recovery than by incineration, which rather reduced the total amount of greenhouse gas emissions. For more accurate calculation of greenhouse gas emissions in the future, input data management system needs to be improved.

섬유염색산업은 유기오염물질을 다량 함유한 배기가스로 인한 대기환경오염문제가 지속적으로 대두되고 있으며 사회적 문제와 산업공단 인근 주민들의 보건환경을 위협하고 있다. 지난 3월 보도된 환경부의 “○○염색산단 주변지역 주민건강영향조사 결과” 에 따르면 산업단지에서 배출되는 대기오염물질이 주변지역 환경과 주민의 인체노출에 영향을 미치고 있고, 호흡기계 증상 경험 및 유병율이 높은 경향이 있는 것으로 파악되어 대기 배출원에 대한 관리강화 등 대책 마련이 필요한 것으로 나타났다. 섬유염색산업의 대표적인 대기오염물질 유발시설로는 염색 후 가공공정 중에 하나인 텐터공정(열처리 가공 공정)으로 염색한 섬유원단을 단순 건조시키는 건조기(Dryer)와는 구별되며, 섬유유연제 및 광택제 등의 각종 섬유조제(기능성 약품)가 투입되고, 섬유의 세탁 시 발생되는 수축 및 이완까지 고려하여 작업이 진행되는 열처리 가공공정이다. 텐터공정은 보통 150~220℃ 범위에서 열처리가공을 진행하며 고온의 열에 의해 섬유에 포함된 방직유(직물무게의 약 4~8%), 섬유유연제, 체인오일 등이 기화되어 유증기(Oil mist) 형태로 배기가스에 포함되어 배출된다. 그리고 텐터공정은 열매체보일로 또는 직화버너를 이용하여 챔버(Chamber) 내부의 온도를 상승시키는데 연료의 사용량이 타 염색가공장치에 비해 많은 유틸리티 비용을 소모하게 되는데, 텐터공정 배기가스(130℃ 이상)에서 폐열을 회수하여 공정에 재이용한다면 기업의 경쟁력 확보에 많은 이점이 있으나 배기가스에 포함된 섬유분진 및 유적성분 등으로 인하여 많은 애로가 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 “무필터 유적회수형 폐열회수장치” 를 개발하여 배기가스 300 m³/min 규모의 텐터가공 장치에 적용하여, 폐열을 회수하여 공정에 재활용하는 동시에 배기가스에 함유된 섬유분진 및 유적성분을 제거함으로서 에너지 회수 및 오염물질 제거가 가능하였다. 텐터 가공설비 배기가스 열량은 837,000kcal/hr(150℃기준)였으며, 폐열회수에 의한 온도변화 30℃(입구온도) → 70℃(출구온도)로 40℃가 상승하는 효과를 나타내었으며, 이에 따른 폐열회수 열량은 223,200kcal/hr(26.7% 열에너지 회수)로 확인되었다. 아울러 폐열회수 과정에서 문제점으로 지적되는 섬유분진과 유적성분에 의한 열교환장치 내부의 폐색은 무인 청소가 가능한 Auto Scraper를 이용하여 제거하여 회수함으로서 문제점을 해결하는 동시에 부산물이 폐오일을 확보할 수 있었다.

가축분뇨의 퇴/액비를 통한 자원화는 경종농가에서의 화학비료 사용으로 인한 양분집적 문제가 발생하고 있다. 따라서 가축분뇨 및 공동자원화시설과 연계한 질소 회수 기술 개발 및 적용을 통해 지역별 양분관리 기술 제공 및 양분총량제에 대응한 가축분뇨 자원화 기술 제공이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 가축분뇨 내에 존재하는 암모니아를 50% 회수함으로써 경제성을 증가 시키고 공정에서 발생하는 악취 문제를 2차적으로 해결함으로써 부가적인 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아수, 황산암모늄 등 암모니아화합물을 제조하여 제품화함으로써 부가가치를 창출할 수 있어 시설 투자비와 운전비 대비 부가가치 창출을 기대할 수 있다. 이에 실험실 규모에서의 50% 암모니아 회수 최적 조건과 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아화합물 생성 최적 조건을 도출하였다.

선진국(미국, 일본, 독일 등)들은 산업원료로 활용되는 금속자원의 40%이상을 폐금속 자원 순환을 통해서 확보하고 있으며 국내 비철금속 및 희유금속 회수 재활용은 15% 정도로 우리나라의 재활용률은 매우 저조한 실정이다. 현재 우리나라 폐금속 자원 순환은 대부분 Oil Burner 용해로를 사용하고 있어 에너지 및 자원 회수율이 낮고 환경오염이 심하다. 따라서 폐자원의 적절한 처리시설의 개발이 시급한 문제로 다가오고 있으며 이를 동시에 해결할 수 있는 방안이 개발 되어야 할 것이다. 본 연구는 전기로(SAF)를 이용하여 폐자원으로부터 자원 회수공정을 제시하고 이를 바탕으로 실험실 규모의 설비를 구성하여 검증하고 그 결과를 바탕으로 2톤/일 규모의 설비를 제작하여 자원회수량을 평가하였다. AC Type의 전기로(SAF)를 기초로 하여 변압기, 급전설비(3상), 로 본체, 승하강 Roof, 원료투입설비로 구성하였다. 로내 Slag장입 후 예열, 용융, 출탕 순서로 조업(3시간/공정)하였으며 이상의 공정을 통해 폐자원으로부터 동 90%를 회수하였다.

Results of reviews on bio-gas production and policy trends in the European Union (EU) are as follows. In the EU,Germany leads in bio-gas production with 29 TWh of energy produced through energy crops as of 2013. This could beachieved through renewable energy laws and increases in feed in tariff (FIT) schemes in Germany. In the EU, bio-gashas been verified to play an important role and contribute to greenhouse gas reduction. However, it is necessary to providea measure to improve sustainability criteria and decrease the consumer's share of expenses. If bio-gas is produced usingorganic wastes instead of energy crops, this problem can be solved. If the bio-gas production policies in the EU are appliedin South Korea, bio-gas market will be promoted and greenhouse gas emission can be reduced in the future.

초고압 쇼트 아크램프는 빛에 반응하는 물질(Photo-resist: PR, 감광액)이 코팅된 시료에 원하는 패턴이 형성된 마스크를 올려놓고 자외선을 쏘여 감광막에 원하는 패턴을 전사시키는 장치를 말하며 국내에서는 삼성, 엘지, SK하이닉스 등 디스플레이, 반도체 사업장에서 연간 약 2~3만개가 사용되며 시장은 연간 약 2천억원으로 추산된다. 이 공정은 FPD 제조 공정 중 비용 및 시간적 측면에서 30~40% 이상을 차지하는 최고 핵심 공정이지만, 국내 기술 미흡으로 그동안 일본등 선진국에서 장비 및 제품을 전량 수입하였으며, 초고압 쇼트 아크램프의 기술 수준이 매우 높고, 선진 기업의 엄격한 기술 통제로 인하여 기술적 접근이 어려워 디스플레이 5대 핵심 장비 중 유일하게 국산화에 성공하지 못하였다. 재활용 기술 역시 전무한 상태로 국내에서 발생되는 연간 약 2~3만개의 폐 초고압 쇼트 아크램프는 낮은 가격에 전량 일본으로 유출되고 있는 상황이다. 초고압 쇼트 아크램프는 금, 은, 동, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨등 고가의 유가금속으로 구성되어 있으며, 이를 회수하고 적절한 방법으로 재활용한다면 고부가가치 창출을 실현할 수 있을 것으로 판단되어진다. 본 연구에서는 물리적인 방법으로 폐 쇼트 아크 램프를 해체・분리하여 고가의 유가자원을 회수하고 회수된 전극 표면에 다시 정밀 코팅을 실시하여 전극을 재사용하는 전극 재제조 공정기술을 확립하고자 하였다.

최근 폐기물 자원회수시설은 폐기물을 감량화·무해화하고 소각처리시 발생되는 열을 회수하여 전기 및 난방의 형태로 공급하고 있으며 주민들에게 각종 편의를 제공하는 등 지역의 중요한 에너지원으로 자리하고 있다. 그러나 계절별로 폐기물 발생량, 성상 및 난방 열수요가 불균일하므로 에너지자원으로의 활용도는 높지 않다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 중간처리시설로서 자원회수시설들의 에너지 생산 및 활용실태를 파악하고 이를 효율적으로 이용하기 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 에너지회수효율의 평가를 위해 수도권 소재의 생활폐기물 자원회수시설 5곳을 대상으로 2011년~2013년의 월별 에너지 생산, 손실, 공급량 등을 조사하였으며 이를 바탕으로 회수율법, R1, 손실율법을 이용하여 효율을 산정하였다. 4개 시설 전체 에너지 회수 효율을 산정한 결과 2013년 기준 회수율법 0.70, R1 0.81, 손실율법 0.68을 나타내어 산정방법별로 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 정확한 에너지효율 산출을 위해서는 투입되는 에너지와 회수되는 에너지의 범위를 일관되게 적용하는 방안을 검토하였다. 대상 시설 중 한 곳에서는 대기오염방지시설의 규모가 크고 옥외 노출로 인해 방열손실 및 기타 열손실이 많아 낮은 에너지회수효율을 보였으며 이는 시설구조와 공정개선을 통한 에너지효율을 향상시킬 수 있음을 파악하였다. 회수율법을 적용하는 경우 계절별로는 하절기에 5개 시설 평균 63.4~68.9%의 회수효율을 나타낸 반면, 하절기를 제외한 연평균 회수효율은 71.2~76.1%를 나타내었는데, 이는 하절기에 열수요가 감소하여 생산된 에너지를 제대로 활용하지 못했기 때문인 것으로 판단되므로 계절적 에너지 이용효율을 제고할 수 있는 방안을 모색하였다. 전기를 생산하는 시설은 2곳이었으며 이들 시설은 하절기에 에너지 회수효율이 비교적 높게 나타나 에너지 회수방법을 다양화하였을 경우 그 효율도 높아짐을 확인할 수 있었다.

현재 폐기물 자원회수시설은 폐기물을 감량화‧무해화하고 소각처리시 발생되는 열을 이용하여 지역 기저 난방부하를 담당하고 있으며, 주민들에게 각종 편의를 제공하는 등 지역의 중요한 에너지원으로 자리하고 있다. 2012년 신재생에너지 통계에 따르면 전체 신재생에너지의 원별 공급비중에 있어서 폐기물에너지가 차지하는 비중은 67.8%로 나타나며, 그 중 산업폐기물 및 생활폐기물의 자원회수시설로부터 회수되는 에너지 생산량이 차지하는 비중은 전체 폐기물 에너지 생산량의 약 35%로 신재생에너지의 전체 공급비중을 고려할 경우 23.6%에 해당할 만큼 매우 중요한 비중을 차지하고 있다. 그러나 폐기물의 발생 및 성상이 불균일하고 특히 계절별로 상당한 차이가 있으며, 난방 열수요 또한 계절별로 큰 차이를 가지고 있다. 그로인해 에너지자원으로의 활용도는 감소한다. 본 연구에서는 폐기물 중간처리시설로서 자원회수시설들의 에너지 생산 및 활용실태를 파악하고 이를 효율적으로 이용하기 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 에너지 전환효율을 평가하기 위해 수도권 소재 생활폐기물 자원회수시설 5곳을 대상으로 2011년 ~ 2013년 월별 에너지 생산, 손실, 공급량 등을 조사하였으며, 회수율법, R1, 손실율법을 이용하여 에너지 회수효율을 산정하였다. 5개 시설 전체 에너지 회수효율을 산정한 결과, 2013년 기준 회수율법 69.8%, R1 80.9%, 손실율법 68.8%를 나타내어 산정방식별로 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 회수된 여열을 사용량 기준으로 산정하였으며, 4개 시설(2012년 가동된 E 시설 제외) 3년간 평균 71.1%로 기존의 여열 생산량 기준으로 산정된 회수효율 75.5%와 다소 차이가 있었다. 각 시설별로 회수율법을 이용하여 최근 3년간 평균 에너지회수효율을 산정한 결과, A, B, C, D, E시설은 각각 74.6%, 69.3%, 71.7%, 64.6%, 61.0%을 나타내었으며, 시설규모가 가장 작은 E시설이 가장 회수효율이 낮았다. D시설의 경우, 대기오염방지시설 규모가 크고 옥외에 노출되어 있어 방열 및 기타 열손실이 많았으며, 이로 인해 에너지 회수효율이 비교적 낮았다. 계절별로는 하절기에 5개 시설 평균 63.4% ~ 68.9%의 회수효율을 나타낸 반면, 하절기를 제외한 연평균 회수효율은 71.2% ~ 76.1%를 나타내었는데, 이는 하절기에 열수요가 감소하여 생산된 에너지를 제대로 활용하지 못 했기 때문인 것으로 판단된다. 전기를 생산하는 시설은 2곳이었으며, 이들 시설은 하절기에 에너지 회수효율이 비교적 높게 나타나 에너지 회수방법을 다양화하였을 경우 그 효율도 높아짐을 확인할 수 있었다.

인터넷 서비스, 초고속 인터넷망, 음성서비스, 영상서비스 등 동통신 케이블 관련 산업분야에서 다량의 유가 금속 및 합성고분자가 사용되어지며, 1980~2000년대에 이르기까지 관련 산업의 발전에 따라 사용량이 급증하였다. 이중 젤리 충진 케이블은 설치 작업중 훼손이나, 또는 접속 부분에 물이나 기타 이물질의 오염을 방지하기 위하여 다량 사용되었다. 하지만, 광통신 케이블 산업의 발달과 기존 동통신 케이블의 노화로 많은 양의 폐동통신 케이블이 발생하였고, 2008년 기중으로 국내에서만 연간 6,500톤 정도가 배출되는 실정이지만, 국내 젤리케이블 폐기물 현황을 보면 무분별한 소각으로 염화물의 불완전 연소에 의한 Dioxin등의 발암 물질 발생 및 매립으로 토양 오염 등이 문제 되어지고 있다. 연구분야에서는 이런 오염원을 줄이고 폐기물에 포함되어있는 다량의 유가금속등을 재활용하고자 여러 가지 연구개발이 진행되어지고 있는 실정이며, 본 연구에서는 열유체를 이용한 열분해 공정을 통하여 산업폐기물에 포함된 합성고분자를 안정적으로 제거하고 유가금속을 회수하고자 하였다.