[논문]시멘트산업의 순환자원 활용

임채용; 정연식; 김경수

doi:10.14190/mrcr.2019.14.1.010

[국내논문] 시멘트산업의 순환자원 활용
Beneficial Use of Alternative Materials in the Cement Industry 원문보기

Magazine of RCR = 한국건설순환자원학회지, v.14 no.1, 2019년, pp.10 - 16

임채용 (쌍용양회공업(주) 기술연구소 시멘트.콘크리트팀) , 정연식 (쌍용양회공업(주) 기술연구소) , 김경수 (쌍용양회공업(주) 기술연구소)

초록이 없습니다.

표/그림 (11)

표 [표 1] 2016년 세계 주요국가의 시멘트 생산량(단위: 백만 톤)
표 [표 2] 연도별 국내 클링커 및 시멘트 생산량(단위: 천 톤)
표 [표 3] 연도별 폐기물 발생 현황(단위: 천 톤/일)
표 [표 4] 연도별 폐기물의 처리방법 (단위: 천 톤/일)³⁾
그림 그림 1. 시멘트 제조공정별 순환자원 활용⁵⁾
그림 그림 2. 지각의 8대 구성원소
표 [표 5] 지정폐기물 발생 및 처리 현황(단위 : 톤/일)
표 [표 6] 시멘트용 천연연료와 순환자원의 주요 구성성분⁶⁾
표 [표 7] 시멘트 소성로와 소각로의 특성 비교⁷⁾
그림 그림 3. 시멘트 1 톤당 순환자원 사용량⁸⁾
표 [표 8] 국내 시멘트산업의 순환자원 사용량(단위: 천 톤)⁵⁾

AI 본문요약
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문제 정의

본고에서는 국내외 문헌을 바탕으로 폐기물 발생 및 처리 현황을 살펴보고, 시멘트산업에서의 순환자원 사용 현황 및 향후 전망에 대해 기술하고자 한다.

대상 데이터

시멘트는 CaO, SiO₂ , Al₂O₃ 및 Fe₂O₃을 주성분으로 하는 석회질, 규산질, 알루미나질 및 철질 원료를 분쇄기에서 적정한 비율로 혼합, 분쇄하여 조합원료를 제조하고, 이를 소성로에서 고온으로 가열하여 제조한 클링커에 응결조절제인 석고와 첨가재인 석회석, 고로수재슬래그 및 플라이애시를 첨가하여 미세한 분말로 분쇄하여 제조한다. 이 과정에서 <그림 1>에서 보는 바와 같이 공정별로 다양한 순환자원을 활용하여 천연자원을 대체하고 있다.

성능/효과

[표 5]는 지정폐기물 발생량 및 방법별 처리량을 나타낸 것으로, 발생량은 2010년 이후 지속적으로 증가하여, 2016년에는 2010년 대비 약 45 % 증가한 것으로 나타났다. 처리방법별로 구분하면 매립은 발생량 증가율 대비 14 % 높은 값을 나타내었고, 소각은 8 % 낮은 수준이며, 재활용은 발생량 증가와 동일한 수준으로 증가하였다.

후속연구

이상과 같이 국내 시멘트산업에서의 순환자원 활용은 그 동안 업계의 많은 투자와 노력을 통해 순환자원 사용량을 꾸준히 증대하여 왔음에도 불구하고 일본, 미국, 유럽 등 해외 선진국에 비해서는 여전히 낮은 수준이다. 따라서, 앞으로도 시멘트의 업계의 지속적인 노력과 함께 관련 산업의 협력 및 정부의 순환자원 활용 촉진 정책 등을 통해서 더 많은 순환자원을 활용할 수 있는 여건을 마련해 나가야 할 것으로 판단된다.
2018년 전 세계 폐기물의 절반 이상을 수입하는 중국이 재활용 폐기물 수입금지 품목을 확대하면서 수도권 아파트단지에 폐비닐과 스티로폼 등 재활용 폐기물 수거 중단이 큰 이슈가 된 적이 있다. 향후 이러한 중국의 조치는 더욱 확대될 것으로 예고되어 있으며, 전 세계적으로 그 영향이 점점 더 확대될 것이다. 특히, 1992년부터 운영되어 온 수도권매립지가 향후 7년이 지나면 수명을 다 할 것으로 전망하고 있으나, 이를 대체할 부치를 확보하지 못하고 있는 우리나라로서는 더욱 극심한 쓰레기 대란이 현실화할 것으로 우려된다.
전술한 바와 같이 시멘트산업에서의 순환자원 재활용은 고온 소성에 의한 유해물질의 무해화, 무기물 및 연소 잔재물의 클링커 원료로의 전환에 따른 2차 폐기물의 미발생, 천연 원료 및 연료자원의 대체에 따른 환경보호, 순환자원의 원료 및 연료로서의 유효 활용 등, 다른 폐기물 처리방법에 비해 매우 큰 장점을 가지고 있다. 향후 시멘트산업은 이러한 특성을 활용하여 기존에 매립, 소각되는 폐기물을 적극적으로 재활용함으로써 자원순환형 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이를 위해서는 시멘트업계와 관련 산업의 기술 개발 및 투자와 함께, ‘자원순환기본법’의 제정 및 ‘폐기물관리법’의 개정 취지에 부합하는 중앙정부와 지방자치단체의 과감한 지원과 규제 해소 및 시민사회의 적극적인 협력이 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시멘트는 무엇인가?	시멘트는 인간 생활에 필요한 주택, 도로, 공항, 항만, 댐 등을 사회 기반기설을 건설하는데 필수적인 재료로서, 문명의 발달과 함께 소비량이 크게 증가해 왔다. 2016년 기준 전 세계 시멘트 생산량은 약 46억 톤이며, 1위 생산국인 중국은 약 24억 톤을 생산하여 50 %이상의 점유율을 기록하고 있다.
	시맨트 산업에서 자원보존및 환경보호에 기여하고있는 방법은 무엇인가?	이를 2017년 국내 클링커 생산량인 약 4,900 백만 톤으로 환산하면, 약 7,350 만톤의 원료가 필요하며, 이는 25 톤 덤프트럭 기준으로 294만 대에 이르는 막대한 양이다. 한편, 각 원료가 분해된 후 다시 결합하여 물과 수화반응을 하는 클링커 광물(C3S, C2S, C3A, C4AF)을 생성하기 위해서는 1450 ℃이상의 고온에서 반응하여야 하는데, 이를 위해서는 다량의 연료가 필요하다. 만약 유연탄만을 연료로 사용하는 경우 클링커 1 톤 생산에 약 120 kg이 소요되므로, 2017년 기준 약 588만 톤의 유연탄을 사용하게 된다. 시멘트산업에서는 이러한 원료 및 연료로 사용되는 천연자원에 대한 순환자원 대체율을 증대함으로써 자원보존및 환경보호에 기여하고 있다.
	시멘트 제조방법은 무엇인가?	시멘트는 CaO, SiO2 , Al2 O3 및 Fe2O3을 주성분으로 하는 석회질, 규산질, 알루미나질 및 철질 원료를 분쇄기에서 적정한 비율로 혼합, 분쇄하여 조합원료를 제조하고, 이를 소성로에서 고온으로 가열하여 제조한 클링커에 응결조절제인 석고와 첨가재인 석회석, 고로수재슬래그 및 플라이애시를 첨가하여 미세한 분말로 분쇄하여 제조한다. 이 과정에서 <그림 1>에서 보는 바와 같이 공정별로 다양한 순환자원을 활용하여 천연자 원을 대체하고 있다.

참고문헌 (8)

Activity Report, CEMBUREAU, 2017
한국시멘트협회, http://www.cement.or.kr/
전국 폐기물 발생 및 처리 현황, 환경부 / 한국환경공단, 2018
2017년도 기준 지정폐기물 발생 및 처리 현황, 환경부 / 한국환경공단, 2018
한국시멘트협회 자원순환센터, http://recycling.cement.or.kr
시멘트산업에서의 순환자원 재활용에 대한 올바른 이해, 차춘수; 이종열, 시멘트, No.174, pp.6-16, 2007년 3월
Cement Production Technology: Principles and Practice, Anjan Kumar Chatterjee, CRC Press, 2018
시멘트산업에서의 자원재활용, 오재현, 세라미스트 제20권 제1호, 2017년 3월

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