[논문]지정폐기물 중 미규제 중금속류의 용출 특성

전태완; 신선경; 이정아; 김형섭

초록
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본 연구는 지정폐기물에 함유된 미규제 중금속 Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V의 용출 특성을 조사한 것으로, 이들 항목의 배출 가능성이 높은 표본사업장을 선정하여 시료 108건을 채취 분석하였다. 중금속류의 용출시험은 선행연구과제에서 제시한 시험방법으로 분석하였다. 조사결과, Ni은 폐수처리오니, 분진에서 많이 검출되었으며, Zn은 대부분의 조사대상 시료에서 검출되었다. 석유 정제 공정에서 발생된 분진과 폐촉매에서는 V이 높은 농도로 검출되었다. Ba, Be, Sb, Se은 낮은 농도로 검출되었으나, 다양한 폐기물배출사업장에서 발생되는 폐기물을 추가 선정하여 용출특성을 파악하는 것이 필요하다고 판단되었다.

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The objective of this research is to investigate the leaching characteristics of unregulated heavy metals such as Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V in specified waste. 108 waste samples which were taken from the representative facilities emitting hazardous substances, were analyzed. The rate of leaching of ...

The objective of this research is to investigate the leaching characteristics of unregulated heavy metals such as Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V in specified waste. 108 waste samples which were taken from the representative facilities emitting hazardous substances, were analyzed. The rate of leaching of heavy metal was measured using an official test method. From the results, wastewater treatment sludge and dust contained much Ni, and Zn was detected in all samples. Dust and waste catalyst producted from petroleum-refining process tended to reveal V in high concentration. Ba, Be, Sb, Se showed low concentration, but require additional analyses of waste generated at different industries.

주제어

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문제 정의

본 연구에서는 봉제의복 및 모피제품 제조업, 코크스ㆍ석유정제품 및 핵 원료 제조업, 화합물 및 화학제품 제조업, 1차 금속산업 등 9개 업종에서 채취한 10종의 폐기물을 대상으로 미규제 중금속류 7종(Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V)의 용출 특성을 파악한 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 선진국 및 국제기구의 유해폐기물 규제항목을 비교ㆍ검토하여 우리나라에서는 미규제 하고 있는 중 금속을 선정하고 표본사업장의 지정폐기물 중 중금속의 용출 특성을 조사하였다.

제안 방법

분석기기로는 불꽃원자흡광광도계(FAAS)와 유도결합플라즈마발광광도계(ICP-AES)로 분석하였으며, 항목별 분석 조건은 Table 2와 같다.
아래의 Table 3에 제시한 미국, 캐나다 등 선진국의 TCLP(Toxic Characteristic Leaching Procedure)²²⁾ 기준과 우리나라에서 미규제 하고 있는 중금속들을 분석하여 비교ㆍ검토하였다.
우리나라, 미국, 독일, 일본 등 선진국 및 국제기구의 유해폐기물 규제항목과 비교ㆍ검토하고, 지정폐기물에 함유된 유해물질의 배출량, 사용량, 독성 등의 현황자료를 검토하여, 환경부의 화학물질우선순위선정시스템(CRS, Chemical Ranking and Scoring System)을 적용하여 관리가 필요한 지정폐기물 중 미규제 유해물질 항목을 제시하였다. 미규제 유해물질 항목 설정시 고려사항으로 선진국 및 국제기구의 우선 규제물질로 우리나라 폐기물 관리상 문제제기 가능성이 높은 물질, 분석법 등 관련 연구 및 자료가 확보되어 있지 않은 물질, 폐기물 시료에 대한 적용성 및 배출원 파악 등의 조사가 필요한 물질, 유럽연합 등 국제기구에서 규제대상물질로 선정된 물질로 규제가 초기 단계에 있는 물질 등을 조사하여 우선 관리대상물질 7종을 선정하였다.
우선 관리대상 미규제 중금속으로 Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V(7항목)을 선정하여 용출특성을 조사하였다. ^14,15)

대상 데이터

우리나라, 미국, 독일, 일본 등 선진국 및 국제기구의 유해폐기물 규제항목과 비교ㆍ검토하고, 지정폐기물에 함유된 유해물질의 배출량, 사용량, 독성 등의 현황자료를 검토하여, 환경부의 화학물질우선순위선정시스템(CRS, Chemical Ranking and Scoring System)을 적용하여 관리가 필요한 지정폐기물 중 미규제 유해물질 항목을 제시하였다. 미규제 유해물질 항목 설정시 고려사항으로 선진국 및 국제기구의 우선 규제물질로 우리나라 폐기물 관리상 문제제기 가능성이 높은 물질, 분석법 등 관련 연구 및 자료가 확보되어 있지 않은 물질, 폐기물 시료에 대한 적용성 및 배출원 파악 등의 조사가 필요한 물질, 유럽연합 등 국제기구에서 규제대상물질로 선정된 물질로 규제가 초기 단계에 있는 물질 등을 조사하여 우선 관리대상물질 7종을 선정하였다. 적용된 통계기법 CRS는 위해성 평가체계의 틀을 유지, 인체 및 생태위해성 모두 독성과 노출의 곱의 관계를 기본구조로 하며, 인체위해성과 생태위해성의 비중을 동일한 것으로 하여 각각의 점수를 합쳐서 최종점수를 산정하여 순위를 결정하도록 구성된 시스템이다.
시료 채취업소는 Fig. 1의 폐기물 종류별 발생량 및 우리나라 산업분류코드를 참고하여 섬유제품 제조업; 봉제의복 제외(17), 봉제의복 및 모피제품 제조업(18), 가죽ㆍ가 방 및 신발 제조업(19), 코크스ㆍ석유정제품 및 핵 원료 제조업(23), 화합물 및 화학제품 제조업(24), 1차 금속산업(27), 전자부품, 영상ㆍ음향 및 통신장비 제조업(32), 목재 및 가구(20/36), 기타 기기 관련(33/34/35) 산업으로 분류된 9개 업종의 사업장에서 폐수처리오니, 공정오니, 소각재, 분진 등 10종, 총 108개 시료를 채취하여 분석하였다(Table 1).

이론/모형

²⁰⁾산 분해시 사용되는 용액으로는 질산(HNO₃), 염산(HCl), 과염소산(HClO₄), 과산화수소산(H₂O₂) 등이 적합한 시료의 유기 물질 분해에 사용되고 있다. 본 연구에서는 EPA 3050B¹⁸⁾의 산분해 방법을 참고하였으며, 시료를 폐기물공정시험방법²¹⁾의 제2장 제5항 용출방법으로 시험하여 Fig. 2에서 제시한 산 분해 방법으로 전처리하였다.

성능/효과

1) Ni은 섬유제품 제조업(17)의 폐수처리오니에서 ND∼13.4 mg/L로 검출되었으며, 가죽ㆍ가방 및 신발 제조업(19), 코크스ㆍ석유정제품 및 핵 원료 제조업(23)의 분진에서 수 백∼수천 mg/L까지 상대적으로 높게 검출되었다.
2) Zn는 가죽ㆍ가방 및 신발 제조업(19)의 소각재와 1차 금속산업(27)의 분진, 폐수처리오니에서 수백 mg/L의 농도로 검출되었고 9개 업종의 모든 시료에서 Zn이 검출되 는 것으로 나타났다.
3) 코크스ㆍ석유정제품 및 핵 원료 제조업(23)에서 채취해온 시료 중 석유 제조시 발생되는 분진과 폐촉매에서 V이 수백 mg/L 농도로 검출되는 경향을 보였다.
Fig. 3은 조사대상 업종의 폐수처리오니, 분진, 폐촉매 등의 검출농도를 나 타낸 것으로 그림에서 보는 바와 같이 미규제 중금속의 경우 폐수처리오니에서 Ni, Zn 등의 중금속이 일부 미국, 오스트리아 규제기준을 초과하는 것으로 나타났으며, 일부 분진 및 소각재에서도 Ni, Zn 및 V이 높게 검출되는 것으로 나타났다.
따라서 기존 항목(Cu, Pb, Cd, Cr(VI), As, Hg, CN)이 규제기준 이내로 검출되어 일반폐기물로 관리되고 있어도 Ni, Zn, V의 미규제 항목의 배출특성을 고려하면 지정폐기물로 관리되어야 할 폐기물의 양은 증가될 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 낮은 농도로 검출되는 Ba, Be, Sb, Se의 미규제 중금속은 현재 선진국 및 우리나라 대기, 먹는 물 규제항목으로 선정되어 관리되고 있어, 향후 이들 항목에 대한 폐기물 배출 가능업종의 배출특성 조사가 필요한 것으로 판단된다.
미규제 중금속 Ba, Be, Sb, Se은 비교적 낮은 농도로 미국, 캐나다, 오스트리아의 규제기준과 많은 차이를 보이는 것으로 나타났다.

후속연구

4) Ba, Be, Sb, Se의 미규제 중금속은 낮은 농도로 검출되었으나, 폐기물 배출가능업종의 용출특성 조사가 필요한 것으로 판단된다.
따라서 기존 항목(Cu, Pb, Cd, Cr(VI), As, Hg, CN)이 규제기준 이내로 검출되어 일반폐기물로 관리되고 있어도 Ni, Zn, V의 미규제 항목의 배출특성을 고려하면 지정폐기물로 관리되어야 할 폐기물의 양은 증가될 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 낮은 농도로 검출되는 Ba, Be, Sb, Se의 미규제 중금속은 현재 선진국 및 우리나라 대기, 먹는 물 규제항목으로 선정되어 관리되고 있어, 향후 이들 항목에 대한 폐기물 배출 가능업종의 배출특성 조사가 필요한 것으로 판단된다.
3은 조사대상 업종의 폐수처리오니, 분진, 폐촉매 등의 검출농도를 나 타낸 것으로 그림에서 보는 바와 같이 미규제 중금속의 경우 폐수처리오니에서 Ni, Zn 등의 중금속이 일부 미국, 오스트리아 규제기준을 초과하는 것으로 나타났으며, 일부 분진 및 소각재에서도 Ni, Zn 및 V이 높게 검출되는 것으로 나타났다. 또한 폐촉매는 Ni 및 V이 미국, 오스트리아의 규제 기준을 초과하는 것으로 나타나 향후 이에 대한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유해폐기물이 일반폐기물과 다른 점은?	산업이 발달함에 따라 많은 종류의 화학물질이 제품생산에 사용되고, 유해폐기물의 발생량도 상당히 증가하고 있다. 유해폐기물은 일반폐기물과 달리 유해물질을 함유하고 있으므로, 인간 건강을 보호하고 환경오염을 방지하기 위해 이들 폐기물의 체계적인 관리가 필요하다. 1∼9)
	우리나라 폐기물관리법에서 유해폐기물 관리를 위한 지정폐기물을 어떻게 분류하는가?	우리나라는 폐기물관리법10)에서 유해폐기물 관리를 위한 지정폐기물의 종류를 배출원에 의한 것 6종, 유해성분 함유에 의한 것 4종, 부식성 폐기물 2종, 용출시험에 의한 폐기물 8종, 그리고 기타 1종으로 분류하고 있다. 그러나 미국, 11∼13) 독일, 일본 등 선진국에서는 유해폐기물의 분류를 발생원, 유해물질 함유여부, 유해특성 등으로 분류하고 이들 폐기물을 배출 특성, 성상 등에 따라 목록화 및 명명화하여 관리하고 있다.
	미규제 중금속 Ni, Zn, Ba, Be, Sb, Se, V의 용출 특성을 조사한결과는 어떻게 되는가?	중금속류의 용출시험은 선행연구과제에서 제시한 시험방법으로 분석하였다. 조사결과, Ni은 폐수처리오니, 분진에서 많이 검출되었으며, Zn은 대부분의 조사대상 시료에서 검출되었다. 석유 정제 공정에서 발생된 분진과 폐촉매에서는 V이 높은 농도로 검출되었다. Ba, Be, Sb, Se은 낮은 농도로 검출되었으나, 다양한 폐기물배출사업장에서 발생되는 폐기물을 추가 선정하여 용출특성을 파악하는 것이 필요하다고 판단되었다.

참고문헌 (22)

USA, Toxic Substance Control Act Inventory(1991)
남궁완, 이동훈, 폐기물처리공학, 동화기술(2001)
박정균, 이병수, 김혜옥, 전광식, 최철호, 최신 유해물질 관리, 동화기술(1998)
박형숙, 환경독성학, 동화기술(2006)
환경부, 유해화학물질 함유제품 관리현황 및 향후과제 (2005)
Babara F. Bass, Toxic Watch, Inform, Inc.(1995)
George Tchobanoglous and Hilary Theisen, Integrated Solid Waste Management, McGraw-Hill, Inc.(1993)
Travis P. Wagner, Hazardous Waste Regulations, John Wiley & Son Inc.(1999)
D. Kofi Asante-Duah, Hazardous Waste Risk Assessment, Lewis Publishers(1993)
환경부, 폐기물관리법(2004)
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.epa.gov/epaoswer/osw/laws-reg.htm, 40CFR Part 261
EPA, RCRA Orientation Manual(2006)
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.epa.gov/epadswer/hazwaste
국립환경과학원, 지정폐기물 중 신규 유해물질의 항목설정 및 시험방법 확립에 관한 연구(I), (2004)
국립환경과학원, 지정폐기물 중 신규 유해물질의 항목설정 및 시험방법 확립에 관한 연구(II), (2005)
한국환경자원공사, 폐기물적법처리시스템(2005)
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.eap.gov/sw-846/main.htm
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.eap.gov/sw-846/3_series.htm
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.eap.gov/sw-846/3_series.htm
국립환경과학원, 내분비계장애물질 측정분석방법(2002)
환경부, 폐기물공정시험방법(2004)
U.S Environmental Protection Agency Home Page, http://www.eap.gov/sw-846/pdfs/1311

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