During the dismantling of nuclear facilities, a large quantity of radioactive concrete is generated and chelating agents are required for the decontamination process. However, disposing of environmentally persistent chelated wastes without eliminating the chelating agents might increase the rate of radionuclide migration. This paper reports a rapid and straightforward ion chromatography method for the quantification of citric acid (CA), a commonly used chelating agent. The findings demonstrate acceptable recovery yields, linearities, and reproducibilities of the simulated samples, confirming the validity of the proposed method. The selectivity of the proposed method was confirmed by effectively separating CA from gluconic acid, a common constituent in concretes. The limits of detection and quantification of the method were 0.679 and 2.059 mg·L−1, respectively, while the recovery yield, indicative of the consistency between theoretical and experimental concentrations, was 85%. The method was also employed for the quantification of CA in a real concrete sample. These results highlight the potential of this approach for CA detection in radioactive concrete waste, as well as in other types of nuclear wastes.

Radioactive products generated by long-term operation at NPP can become deposited on the surfaces of the system and equipment, leading to radiation exposure for workers during the decommissioning process. Chemical decontamination is one of the methods to reduce radiation exposure of workers, and there are HP CORD UV, CITROX, CAN-DECON. In the chemical decontamination process, organic acids are generally used, and representative organic acids include oxalic acid and citric acid. There are various methods for removing residual organic acid in decontamination liquid waste, such as using an oxidizing agent and an ion exchange methods. However, there is a problem in that oxidizing agent is used excessively or secondary wastes are generated in excess during organic waste treatment. However, when organic acid is decomposed using a UV lamp, the amount of secondary waste is reduced because it tis decomposed into CO2 and H2O. In this study, organic acid decomposition was evaluated as the contact time of the UV lamp. The experimental equipment consists of a UV reactor, a mixing tank, a circulation pump. The experimental conditions involved preparing 60 L of organic liquid waste containing oxalic acid, hydrogen peroxide and iron chloride. Test A was conducted using one UV reactor, and Test B was performed by connecting two UV reactors in series. As a result of the experiment, a decomposition rate of over 95% was shown after one hour for oxalic acid, and it was confirmed that the initial decomposition rate was faster as the contact time increases. Therefore, in order to increase the initial decomposition rate, it is necessary to increase the contact time of the UV lamp by connecting the UV reactors in series.

Cobalt (Co) is mainly used to prepare cathode materials for lithium-ion batteries (LIBs) and binder metals for WC-Co hard metals. Developing an effective method for recovering Co from WC-Co waste sludge is of immense significance. In this study, Co is extracted from waste cemented carbide soft scrap via mechanochemical milling. The leaching ratio of Co reaches approximately 93%, and the leached solution, from which impurities except nickel are removed by pH titration, exhibits a purity of approximately 97%. The titrated aqueous Co salts are precipitated using oxalic acid and hydroxide precipitation, and the effects of the precipitating agent (oxalic acid and hydroxide) on the cobalt microstructure are investigated. It is confirmed that the type of Co compound and the crystal growth direction change according to the precipitation method, both of which affect the microstructure of the cobalt powders. This novel mechanochemical process is of significant importance for the recovery of Co from waste WC-Co hard metal. The recycled Co can be applied as a cemented carbide binder or a cathode material for lithium secondary batteries.

비식용 원료인 Palm Acid Oil, 동물성 폐유지 등은 상대적으로 자유 지방산 함량이 높기 때문에 일반적인 염기 촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 적합하지 않다. 효소 촉매를 이용하면 염기 촉매에서 해결할 수 없는 몇 가지 문제를 해결할 수 있으며, 에너지 소비가 작고, 바이오디젤 부산물인 글리세롤 회수가 쉬우며, 자유 지방산 함량이 높은 트리글리세라이드에 대한 전이에스테르화 반응이 가능하다. 본 연구에서는 고정화 효소 촉매를 이용하여 1 ton/day 용량의 반응기에서 비식용 폐유지를 바이오디젤로 합성하였으며, 반응 공정의 변수를 최적화하였다.

제련 산업의 공정수(15wt% 폐산용액)에는 다양한 희소 및 유가금속이 함유되어 있지만, 회수 처리기술 부족으로 폐기되고 있다. 이에 나노분리막을 적용하여 폐산용액에 잔존하는 금속들을 경제적으로 분리하고자 한다. 본 연구에서는 폐산에 적용 가능한 내산, 내열성을 가지는 나노분리막을 PSf 지지막 위에 수용액상으로 aliphatic amine과 유기상으로 trimesoyl chloride, diisocyanate계를 계면중합하여 제조하였다. 제조막의 2가 이온 플럭스는 15 GFD, 98%의 제거율, 1가 이온은 20% 이하의 제거율을 나타내었다. 내산성 평가는 황산 용액에 일별 노출한 후 투과평가를 진행하였으며, 그 결과 4주 이상 초기 성능을 유지하였다. 내산성 특성은 FTIR, XPS, FE-SEM등의 분석을 통해 확인하였다.

지구 온난화, 석유고갈, 환경오염에 대한 해결 방안으로 수송부분에서 국제적으로 바이오연 료에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 바이오디젤은 석유계 디젤과 비교해 이산화탄소 및 대기오염 물질 배출이 적고 세탄가가 높은 장점을 가지고 있다. 현재 국내 바이오디젤 수요는 지속적으로 증가하고 있으나 원료부족으로 인해 수입의존도가 커지고 있는 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 현재 사용되지 않는 음폐유(약 33 % 유리지방 산 함유)를 Amberlyst-15 촉매가 이용한 에스테르화 반응을 통해 바이오디젤 원료로서 활용가능성을 확인 하였다. 다양한 반응 조건의 영향을 조사하기 위한 실험을 수행한 결과 반응온도 383 K에서 97.62 %의 전환 율을 얻었으며, 반응속도는 353 K에서 373 K로 증가 할 때 최대 1.99 배까지 상승하였다. 또한 동역학 적 결과를 이용하여 29.75 kJ/mol의 활성화 에너지를 확인하여 선행연구에서 연구된 타 고체촉매에 비 해 에스테르화반응에 Amberlyst-15 더 적합함을 확인하였다. 그리고 메탄올 몰 비가 증가함에 따라 최 대 91.43 %의 반응 전환율을 확인하였고, 촉매량 영향의 경우 0 wt%에서 20 wt%까지 증가시킨 결과 반응 전환율이 43.78 %에서 94.62 %까지, 초기 반응 속도는 1.1∼1.4 배로 상승하는 것을 확인하였 다. 교반속도의 경우 100∼900 rpm의 조건에 따라 실험을 수행하였으나 반응 전환율에는 큰 영향을 주 지 않음을 확인하였고 반응 시간에 따른 영향의 경우 240 분 까지 산가 감소를 보이다가 300 분이 지 나면서부터 산가가 상승하는 결과를 가져왔다. 그리고 위 실험들을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 음폐유 에스테르화 반응에 적용하였고 그 결과 반응시간 60 분에서 음폐유와 모사 폐유지간의 13 %의 반응 전환율 차이를 보였으나 최종 240 분 반응 전환율은 모사 폐유지 98.12 %, 음폐유는 97.62 %로 거의 유사한 결과를 얻었다.

음식폐기물 산발효액 내 존재하는 유기산은 산업 원료로 가치가 있으나 분리 비용이 높은 문제점이 있다. 본 연구에서는 저에너지 유기산분리를 위해 전기투석공정에서 산발효액 내 유기산의 이동현상과 운전조건 (전압, 희석율, pH) 간의 상관관계를 연구하였다. 아세트산과 부틸산으로 주로 구성된 음식물 산발효액 원액 (COD 기준 유기산 67.3 %) 을 실험실 규모 전기투석기를 사용하여 분리전압을 5 V ~ 12 V로 변화시켰을 때, 분리전압 8 V에서 최대 유기산 회수율 (COD 기준 89.4 %, 순도 86.8 %) 을 보였으며, 이 때 분리에 사용된 에너지는 0.286 kWh/kg-COD of VFAs로 나타났다. 전기투석과정에서 분자량 차이에 따른 유기산 간의 이동현상 차이는 발견되지 않았다.

가압경수로 원전의 농축폐액건조설비에서 발생된 농축폐액 건조물을 유리화 하는 방안이 연구되어 왔다. 중저준위 방사성폐기물을 유리화할 경우 최종 생성물은 내구성이 우수하고 현저한 부피저감 효과의 장점을 가지고 있다. 붕산농축폐액에 대한 유리화 타당성 연구는 분말시료의 전처리 방법 개발, 유리조성 프로그램을 이용한 유리개발 및 실증시험으로 수행되었다. 분말시료에 대한 전처리 방안으로는 유리화설비에 투입하기 전에 고형성을 갖도록 펠렛화하는 것이다. 농축폐액 성분중 Na와 B의 함량 분포는 유리속에 용융되는 정도와 설비로부터의 폐기물 배출·처리에 영향을 주기 때문에 이를 고려하여 유리조성이 개발되어야 한다. 실증시험에서는 폐기물 투입률, 배기체 특성 및 최종 생성물인 유리고화체의 특성이 검토되었다. 본 연구는 붕산농축폐액에 대한 유리고화체의 물리화학적 특성을 검토하고 유리화 타당성을 확인하는데 목적이 있다.

본 연구는 전자 및 반도체 산업의 각종 에칭공정에서 발생되는 중금속 함유 산성 폐에칭액을 NF 막분리법을 이용하여 에칭액 회수와 중금속 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 3가지 종류의 상용 NF 막(General Electric Co. Duraslick NF-4040 막, Dow Co. Filmtec LP-4040 막 및 Koch Co. SelRO MPS-34 4040 막)을 대상으로 Pb+2 중금속을 함유한 모의 질산 폐에칭액의 회분식(dead-end) 막여과 실험을 수행하여 폐에칭액의 투과 플럭스와 Pb+2 중금속 이온의 총괄 배제도를 측정하여 폐에칭액 처리에 우수한 NF 막을 선정하였다. 실험결과 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 산에 의한 막의 손상이 심해졌으며, 질산에 의한 막의 손상은 SelRO MPS-34 4040 < Duraslick NF-4040 < Filmtec LP-4040 막의 순서로 심하게 일어났다. 또한 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 Pb+2 이온의 배제도가 낮아졌으며, 배제도 값은 Duraslick NF-4040 막의 경우에는 95% 수준의 초기 배제도 값에서 질산용액에의 4달 보관 후에는 20% 수준으로, SelRO MPS-34 4040 막의 경우에는 초기 85% 수준에서 4달 후 65% 수준으로, Filmtec LP-4040 막의 경우에는 초기 90% 수준에서 4달 후 10% 이하 수준으로까지 감소하였다. 3종류의 상용 NF 막 중 내산성 용도로 개발된 SelRO MPS-34 4040 막이 중금속 함유 산성 폐에칭액의 재생에 가장 적합하였다.

반도체 산업에서 발생되는 고농도 폐액은 반도체 세정액으로 초고순도의 산용액을 사용하기 때문에 폐액이라고 하여도 일반 공업용 산용액에 비해 농도가 매우 높은 편에 속한다. 특히 반도체업계를 포함한 IT산업의 급속한 발달로 인하여 불산페액 발생량이 증가하는 추세를 보이고 있다. 규모에 따른 발생량을 추정해보면 국내 반도체 업계에서 연간 15,000ton의 불산폐액이 발생되고 LCD업계와 태양광산업에서 발생되는 불산폐액을 합산하면 국내 발생량은 약 50,000ton 정도로 예상된다. 또한 성장성과 경쟁력으로 볼 때 투자/매출 증가에 따른 폐액 발생 증가분을 예측해보면 향후 5년 내 현재 발생량의 약 2배에 이르게 될 전망이다. 발생된 불산 폐액은 일반적인 생물학적 처리가 불가능하며 현재 물리화학적 처리를 통해서 처리하고 있으나 재활용이 어렵고 2차폐기물이 발생하여 실용성이 떨어진다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 반도체 업체에서 발생하는 불산폐액을 분리막을 이용한 투과증발 공정을 통해 수분을 분리하고 불산의 농도를 3배(약 20%, w/w)이상으로 농축을 가능케 하여 폐수 처리에 대한 부담을 줄였으며, 불산폐액에 포함된 이물질을 제거하기 위해 전처리로써 Activation Carbon과 제올라이트를 이용한 흡착법, Struvite 결정화 공법, 암모니아 stripping, 이온교환법을 이용하여 불산폐수 내 포함된 이물질의 제거를 꾀하였다.

전자산업의 발달로 printed circuit board (PCB)와 같은 구리를 함유한 부품의 수요는 증가하고 있으며, 이를 제조 및 가공하는 과정에서 염산 및 질산과 같은 강한 산이 사용되며, 이 때 발생되는 폐산은 많은 양의 구리를 함유한 채 폐기처분된다. PCB 제조 기기의 구리 석막을 제거하기 위하여 사용되는 세척용 질산은 사용 후, 구리를 3~8% 수준으로 함유하고 있으며, 현재 발생되는 폐질산은 가성소다(NaOH)나 소석회(Ca(OH)2)를 이용하여 중화한 후 처리되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐산 내 존재하는 구리를 탄산구리(CuCO3) 형태로 침전시키기 위하여 소다회(Na2CO3) 및 소석회(Ca(OH)2)를 이용하여 구리를 중화･침전시켜 회수하고, 이를 재자원화하기 위한 금속소재(금속 구리, 산화구리 등)로 제조하는 것을 목적으로 한다. 폐질산으로부터 탄산구리(CuCO3)를 회수하기 위한 반응인자로 사용 약품의 혼합비, 사용량, 침전 pH, 반응 온도를 달리하여 구리의 회수율을 최적화하였다. 또한, 회수된 탄산구리를 고온에서 산화시켜, X-ray diffraction(XRD)을 통한 결정성을 확인하고, 탄산구리를 폐염산에 용해시켜, 철 치환반응을 통한 금속구리를 제조하였다. 구리를 5% 함유한 폐질산으로부터 99.8% 이상 구리를 회수한 최적 조건은 소다회:소석회 혼합비 1:2에서, 혼합약품 사용량 300 g/kg, 침전 pH 6.5, 반응온도 70℃로 도출되었다. 또한, XRD 분석을 통한 고온산화조건은 1,100℃에서 산화구리(CuO) 전환률 99.9%를 나타냈으며, 폐염산에 용해시켜, 철 치환반응을 통해 제조된 금속구리의 구리 순도는 99.8%로 나타났다. 본 연구를 통하여 현재 중화처리 후, 매립되는 구리 자원의 재활용 방안을 도출하였으며, 이를 사업화하기 위하여 추가적 연구가 필요할 것으로 예상된다.

Waste lead-acid batteries accounted for 83% (470,000 tons) of the licensed waste imported into the country in 2015, which was the largest percentage of imported waste in Korea. In addition, there is the problem of negligent management or waste circulation related to international conventions. Therefore, it is necessary to grasp the current status of domestic recycling management and the management of waste batteries. In this study, the current status of domestic and foreign management of waste lead-acid batteries, which is the largest component of imported waste, was investigated. In addition, we examined the import/export regulations, inadequate management or distribution of waste related to international treaties such as the Basel Convention and the Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) regulations, and the problem of appropriate treatment management, especially considering waste lead-acid batteries. We studied the proper management method and system for waste lead-acid batteries treatment in Korea, and investigated and compared domestic and foreign laws and treatment guidelines for domestic waste, including those for imported and exported waste. We established a safe resource waste-recycling management system to help the utilization of the basic data necessary for waste management law and business support in relation to international treaties.

In South Korea, as the price of natural minerals and lack of domestic resources increases, the import of waste into certain countries is gradually increasing. The largest portion of waste subject to a domestic import permit are lead-acid batteries. They account for more than 90% of the total import permits. In this study, the current status of waste leadacid batteries imported into Korea and their recycling status at domestic battery recycling sites were investigated. Waste generated from various lead-acid battery recycling plants were investigated for effective management of these batteries in South Korea. In addition, hazardous substances in the waste generated at recycling sites were analyzed to determine their environmental risk. Study sources were selected based on the industries registered on the Allbaro-system. For leaching analysis results, an arsenic content of 30.4 mg/L (1.63 to 109.13) was detected in slag, and 0.018 mg/L (N.D. to 0.018) of mercury was detected in wastewater treatment sludge. The contents of lead in slag and wastewater-treated sludge were measured as 85,599 mg/kg (52,476.4 to 150,466.8) and 41,722 mg/kg (18,082.6 to 68,958.1), respectively. In battery case scrap that was recycled by a second recycling company, lead was found to be 5.79 mg/L, exceeding the designated waste criteria of 3 mg/L. However, after the washing process, lead was no longer detected in the recycled product, P2. We conclude that it is necessary to keep the current secondary recycling process, with recycling after the cleaning process, in order to allow primary recycling companies to appropriately manage designated waste as it is discharged, collected, and transported.

Waste lead-acid batteries are recycled and turned into lead and plastics (polypropylene and ABS etc.) through collection, disassembly, crushing, sorting, and washing. In particular, lead is recovered from the scrap by recycling companies and used as raw material in a smelter. Refined lead from smelters is reused as a raw material in new products. It is highly valuable to recover effective metals from waste lead-acid batteries that contain a significant amount of lead under environmentally sound management. In this study, we investigated the composition change and its cause in the process of use and phased out products to understand the discharge characteristics of waste lead-acid batteries. We also suggest examining the correlation between the waste lead-acid battery and the recovered lead to estimate the potential amount of recoverable lead. Finally, we produced a strategic method for accelerating national resource circulation by comprehending the flow of resources and their residues from wastes and propose it as a policy in baseline data.

최근 원자재 가격 상승 및 자원부족 문제가 높아지면서 자원의 희소성과 특정 국가의 생산 집중도가 높아 자원보유국의 무기화 경향으로 인해 자원에 대한 공급 불안정은 점차 증가되고 있다. 이에 전 국가적으로 자원의 확보를 위해 자원순환에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며, 특히 매년 발생되는 폐기물을 자원화 하는 폐기물 재활용 정책이 강화되면서 재활용에 대한 관심과 기술개발에 대한 활성화가 더욱더 필요한 전망이다. 우리나라는 대부분 광물자원을 대부분 수입(약 97%)에 의존하고 있기 때문에 더욱더 재활용에 대한 산업이 증가되고 있지만 폐기물 자체도 수입에 의존하고 있어 국제 협약과 관련되어 폐기물 수출･입 시 부정적 관리나 유통되는 부분에 대한 관리실태 파악과 국내에서 처리된 폐기물의 물질별 흐름파악이 필요하게 되었다. 수출･입 폐기물 중 국내에서 금속 회수를 위한 재활용량이 가장 높은 폐납산배터리를 선정하여 재활용에 대한 관리실태 파악 및 수출･입 실태를 조사하여 재활용된 폐납산배터리의 물질흐름도에 대해 조사하였다. ‘15년 국내 자동차 등록 대수는 2천만 대 이상이며, 국내등록양이 년 100∼130만대 이상이 증가되고 있다. 국내에서의 발생되는 폐납산배터리는 자동차 노후배터리 교체 및 폐차로 인해 주로 발생되며, 일부 산업용 배터리와 배터리 제조회사의 불량품 및 수입제품의 완구류에서 적은 양이 매년 국내에서 발생되고 있다. 해외에서의 자동차 및 산업용 폐납산배터리의 수입량은 매년 증가되고 있으며, ‘15년 기준 410천톤 이상 국내로 수입되어 재활용 처리되어지고 있다. 그러나 국내로 수입되어 재활용 처리되면서 회수되는 금속자원 및 기타자원에 대한 통계가 명확하게 파악되지 못하고 있다. 본 연구는 국내로 수입되는 폐납산배터리의 재활용 회수 기술 등을 조사하고 수출･입 및 국내 발생량을 산정하여 국내에서 소비 및 수출되는 연괴(납: Pb)의 양과 폐납산배터리를 재활용하여 회수된 폐금속자원 등의 물질흐름을 파악하여 국내에서의 연간 폐납산배터리의 발생량을 추계하고 납산배터리의 재활용을 통한 국내 금속자원 등의 국내 물질별 흐름도 및 국내 대체율(Replacement rate)을 조사하였다.

Reuse, recycling and recovery (3R) of industrial wastes are common and encouraging in Korea. Industrial symbiosis is one of typical methods for implementing 3R and has been defined as engaging “traditionally separate industries in a collective approach to competitive advantage involving physical exchange of materials, energy, water, and by-products”. The keys to industrial symbiosis are collaboration and the synergistic possibilities offered by geographic proximity. Recently, several countries in East Asia such as Taiwan, South Korea, Japan and China are promoting ‘designed’ symbiosis networks in various industrial complexes based on their national Eco-industrial Park (EIP) demonstration programs. Despite the recently promoted EIP initiatives worldwide, only very few studies furnish the operational and functional details of ‘designed’ industrial symbiosis networks, starting from the planning to implementation stage. The production of terephthalic acid (TPA) in Korea is 6.5 million ton based on 2011. The production of waste generated in the process of TPA is about 15,000 ton/yr and included useful materials like residue TPA as well as isophthalic acid (iPA), benzoic acid (BA) and p-toluic acid (p-TL). Until now, TPA waste was incinerated due to high caloric value. This study was conducted for recovery of valuable materials from industrial waste and utilization of recovered material as an example of Korean EIP. In this study, the experiment was performed to separate above four materials from the waste by solvent (methanol and water) extraction. The solubility of TPA (0.1g/100g) for methanol is relatively low compared to other materials. Also the solubility of BA (68g/L at 95℃) and p-TL (11.6g/L at 98℃) for water is relatively high in comparison with other materials. Finally, BA was separated from p-TL by molecular distillation system. The purity of recovered materials was analyzed by ultra-high performance liquid chromatography (Waters Xevo TQ system). The recovery rate and purity of BA is 90% and 93%. The recovered BA could be recycled the companies which are produced plastic plasticizer and paints.