[논문]공공 자료를 활용한 산업폐기물내 유해성 유가금속 회수관련 초기 현황조사 방안

이상훈

doi:10.7844/kirr.2020.29.2.48

초록
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우리나라는 제조업 중심 국가로서 다양한 분야에 많은 양의 금속이 사용되나, 이들 금속이 대부분 수입에 의존하고 있다. 상당수의 금속은 전세계적으로 제한된 부존량 및 생산량에 비해 소비량이 증가하는 실정이다. 어떤 금속들은 부존 및 생산국가가 편재되어 있는 경우가 종종 있어 향후 공급의 불안정성이 우려된다. 또한 이러한 금속이 유해성을 띄고 있을 경우 환경적 측면에서도 문제가 된다. 이를 해결하기 위해 사업장 폐기물내 유해성 유가금속 회수 및 재활용을 통해 공급을 안정화시키고 환경오염을 예방할 수 있으나, 유가 금속의 종류 및 국내 배출업체와 배출폐기물 종류가 매우 많아 초기에 관련 현황파악이 번거롭다. 따라서, 본 연구에서는 공공기관 공개자료를 통해 향후 국내산업에 중요한 유해성 유가금속 선정결과를 소개하고, 국내 화학물질 배출·이동량 정보 등을 이용하여 이러한 금속(니켈, 코발트, 망간 등)를 함유 폐기물을 배출하는 업체들을 보다 용이하게 초기 현황파악 하는 방안을 순서도 형식으로 제시하였다.

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Korea, one of the manufacturing-oriented countries, consumes a large amount of metals in various industrial areas, but should depend on import of most of the metals from foreign countries. Also, global metal consumption amounts are increasing in relation to those of the world's reserve and productio...

Korea, one of the manufacturing-oriented countries, consumes a large amount of metals in various industrial areas, but should depend on import of most of the metals from foreign countries. Also, global metal consumption amounts are increasing in relation to those of the world's reserve and production. Some metals are limitedly produced from only several centuries, which might lead to instability of the future supply of those metals. In addition, when such metals are hazardous, those may result in various environmental troubles with contamination. To resolve those issues, the recovery and the recycling of hazardous but valuable metals in industrial waste are desirable. However, there are overwhelming numbers of the metal types, waste generators, and amounts of wastes containing the metals, so it can be troublesome even to implement a preliminary status analysis to screen proper metals, wastes with the metals, and waste producers. Therefore, this study introduces the valuable metals for Korean industry, announced by public institutions, Also, a flow chart is suggested to facilitate a preliminary status analysis, using the domestic PRTR (Pollutant Release and Transfer Register) database, to screen proper waste producers containing some of hazardous but valuable metals such as nickel, cobalt, and manganese.

주제어

표/그림 (3)

표 Table 1. Summarized metal release and transfer from industrial companies in Korea.
표 Table 2. Summarized metal release and transfer from industrial companies in Daegu city, Korea
그림 Fig. 1. Flow chart to demonstrate the procedure for the early status survey for metal recovery from industrial wastes, using public open information.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 국내 PRTR 시스템, 즉 화학물질 배출·이동량 정보를 중심으로 산업폐기물내 유해성 유가금속 회수관련 초기 현황조사 방안을 제시하고자 한다.
여러 공공기관 자료 중에서 본 연구에서는 화학물질 배출·이동량 정보(PRTR: Pollutant Release and Transfer Register)의 활용성에 중점을 두고자 한다10,11).
따라서 본 연구에서는 국내 PRTR 시스템, 즉 화학물질 배출·이동량 정보를 중심으로 산업폐기물내 유해성 유가금속 회수관련 초기 현황조사 방안을 제시하고자 한다. 이러한 방식은 알고리듬 형식으로 도식화하고, 일례를 통해 효용성과 향후 개선점을 논하고자 한다.
또한 방문업체를 선정한다고 해도 폐수/폐기물 시료 및 배출량 분석 목적 업체의 방문수락 및 협력여부도 관건이다. 이러한 초기 현황조사의 효율성 및 간편성 제고를 위해, 본 연구에서는 인터넷에서 무료로 열람 가능한 공공기관 자료를 이용하여 주요 유가금속의 Value chain별 물질흐름과 유해성 유가금속이 포함된 폐수/폐기물의 배출량 및 배출업체를 파악하고자 한다^8-11). 여러 공공기관 자료 중에서 본 연구에서는 화학물질 배출·이동량 정보(PRTR: Pollutant Release and Transfer Register)의 활용성에 중점을 두고자 한다^10,11).

제안 방법

이후 환경부 주관 화학물질 배출·이동량 정보공개 사이트의 조사항목(환경적으로 유의미한 유해성분)에서 앞서 선정된 유가금속들이 포함되어 있는지 확인한다^10,11). 그 결과 선정된 유해한 유가금속을 대상으로 한국희소금속산업기술센터 주관 국가통합자원관리시스템에서 제공된 금속의 물질흐름을 파악한다⁹⁾. 참고로 물질흐름분석에서는 특정 물질의 생애주기(유입, 생산, 유통, 폐기, 회수/재자원화) 과정을 분석하고 물질흐름도를 통해 도식화한다.
전략적 중요도는 국내 유망 신산업과의 기여도, 미래 수요증가 정도, 그리고 해당 금속을 가공 혹은 소비할 국내업체가 있는지를 고려한다. 또한 시장적 중요도는 특정 국가에 해당 금속자원의 부존 혹은 생산이 편재하는지 여부, 부존량에 비해 생산량이 적정한지 여부, 그리고 해당 금속의 국내 수입규모 및 최근 수입증감율을 토대로 평가하였다⁸⁾.
광물자원공사의 경우 산업적 중요도/ 희귀성, 매장지역의 편재성, 해당 원자재 관련 무역분쟁 가능성 및 미국지질조사소와 무역협회 자료 등을 토대로 핵심(금속)광물과 관심(금속)광물을 선정하였다^4,8). 이들을 선정한 기준은 크게 전략적 중요도 및 시장 중요도로 구분하였다. 전략적 중요도는 국내 유망 신산업과의 기여도, 미래 수요증가 정도, 그리고 해당 금속을 가공 혹은 소비할 국내업체가 있는지를 고려한다.
국가통합자원시스템을 통해 이들 금속의 국내 산업 내 물질흐름을 Value chain별 파악할 수 있었으며 재자원화율도 확인할 수 있었다. 이후 환경부 배출·이동량 정보공개 사이트에서 조사대상 금속의 배출량 및 배출형태를 대략 확인할 수 있으며 배출업종과 업체명을 통해 별도로 문헌조사를 하여 해당 금속이 포함된 제품과 대략적인 생산공정을 파악할 수 있었다. 이러한 초기 현황조사를 통해 직접조사 대상 업체를 보다 원활하게 스크리닝할 수 있고 이 후 이후 업체 방문을 통한 직접조사를 통해 폐기물 성상 및 배출/처리 실태에 대한 보다 상세한 정보를 얻을 수 있을 것이다.

대상 데이터

역으로, 전략적 중요도는 다소 낮으나 시장적 중요도가 높은 광물은 백금족, 크롬, 몰리브덴 및 니오븀으로 선정되었다⁸⁾. 또한 한국희소금속산업기술센터 주관 국가통합자원관리시스템에서 주요 유가희소금속 중 2015년 최우선 5대 원소(갈륨, 백금, 인듐, 텅스텐, 희토류)를 선정하였고, 여기에 니켈, 리튬, 마그네슘, 코발트, 갈륨, 백금, 인듐, 텅스텐, 희토류 등을 추가로 선정하였다. 이들 희귀금속 중 자원고갈 및 지역편중성 증대로 공급불안이 큰 성분에 대해서는 소비량 조감, 대체소재개뱔 및 회수/재활용 개발을 통해 국내 자급화 추진 계획을 가지고 있다⁹⁾.

성능/효과

유해성 유가금속에 한하면 망간이 압도적으로 많고 그 다음으로 니켈이 많았으며 크롬도 꽤 많은 양을 차지하였다. Table 2의 수치를 보면 폐기물 이동량내 알루미늄과 구리 및 그들의 화합물이 가장 많은 것으로 나타났고 본 연구에서 선정된 유해성 유가금속인 망간, 니켈 및 코발트도 비교적 소량이지만 폐기물 이동량에 포함되는 것으로 나타났다. 참고로 Table 2에서의 수계배출 및 자기매립 항목에 해당되는 각 성분의 양은 미미하였다.
또한 환경부 주관 화학물질 배출·이동량 정보를 통해 환경오염을 유발시킬 수 있는 유해물질을 확인할 수 있었는데 한국 광물자원공사에서 선정한 핵심/관심 유가금속 중 니켈, 코발트, 망간, 크롬, 바나듐이 유해물질 항목에도 포함이 되었다.
업체명을 통해 파악된 바에 따르면 전자는 자동차 부품(동력전달장치, 선바이져, 스노우체인 등)을 제조하는 업체이며 후자는 인쇄회로기판 제조업체였다. 망간은 언급된 이차전지 제조업체 외에도 1차 금속 제조업체 및 자동차 관련 제조업체에서 상당량 배출하는 것으로 나타났다.
여기서 희토류는 통상적으로 가돌리늄, 네오디뮴, 디스프로슘, 란탄늄, 사마륨, 세륨, 스칸듐, 이터븀, 이트륨, 톨륨(Tm) 17종을 의미하며, 백금족은 루테늄, 로듐, 백금, 오스뮴, 이리듐, 팔라듐의 6종을 의미 한다. 이들의 전략적 및 시장적 중요도 평가 결과를 보면 핵심광물 5종은 전략적/시장적 중요도 모두 상위 약 1/3에 들었다. 그 외 관심광물 중 시장적 중요도는 다소 낮으나 전략적 중요도가 상위 1/3에 든 광물은 탄탈륨, 규소, 티타늄, 희토류, 마그네슘, 인듐, 갈륨으로 평가되었다.
한국광물자원공사와 국가통합자원관리시스템에서 선정한 유가금속과 환경부 화학물질 배출·이동량 정보공개 사이트에서 선정한 유해 금속항목을 니켈, 크롬, 망간 코발트, 바나듐 이상 5개 금속이 중복되었다는 것을 알 수 있다.
환경부 화학물질 배출·이동량 정보공개 사이트에서 제공하는 업종 및 업체명을 통한 조사 결과 대부분의 니켈(84%)과 코발트 전부는 전기장비 제조업 즉 이차전지 양극물질 제조업 폐기물에서 대부분 배출되는 것으로 파악되었다.

후속연구

특히 중간재 및 제품에 일정비로 활용되는 복수의 금속 혹은 성분이 있다면 이 중 리스트에 존재하는 성분의 배출·이동량을 통해 해당 금속의 존재 및 배출량도 어느 정도 가늠해 볼 수 있을 것이다. 그러나 이러한 유추를 통해서 유가금속을 추가선정하는 것은 무리가 따르기 때문에, 이러한 유추는 현황조사 이후 직접조사를 통해 검증해야 할 것이다.
일차적으로 배출 폐기물이 괴상형태로 형성되어 있다면 회수시 파분쇄 등 고에너지 소모 공정이 적용되어야 할 것이나 폐액이나 미분말의 형태라면 훨씬 저비용으로 회수가 가능할 것이다¹⁴⁾. 또한 금속이 어떤 형태의 결정이나 화합물을 이루고 있는지 어떤 성분 혹은 화합물과 공존하고 있는지도 조사 및 공개되면 회수기술 탐색 및 경제성 평가가 보다 용이해질 것이다. 이러한 확장된 정보가 보다 수시로 업데이트되어서 공개된다면 환경측면 뿐 아니라 자원화의 발전에도 크게 이바지 할 것이다.
우선, 환경 및 자원화 측면을 모두 고려하여 향후 화학물질 배출·이동량 공개자료내 미포함항목에 자원화 측면에서 중요한 리튬, 마그네슘, 희토류 등도 포함된다면 본 연구와 유사한 폐기물내 금속 자원화 관련 초기 현황조사가 보다 원활하게 진행될 것이다.
이후 환경부 배출·이동량 정보공개 사이트에서 조사대상 금속의 배출량 및 배출형태를 대략 확인할 수 있으며 배출업종과 업체명을 통해 별도로 문헌조사를 하여 해당 금속이 포함된 제품과 대략적인 생산공정을 파악할 수 있었다. 이러한 초기 현황조사를 통해 직접조사 대상 업체를 보다 원활하게 스크리닝할 수 있고 이 후 이후 업체 방문을 통한 직접조사를 통해 폐기물 성상 및 배출/처리 실태에 대한 보다 상세한 정보를 얻을 수 있을 것이다.
또한 금속이 어떤 형태의 결정이나 화합물을 이루고 있는지 어떤 성분 혹은 화합물과 공존하고 있는지도 조사 및 공개되면 회수기술 탐색 및 경제성 평가가 보다 용이해질 것이다. 이러한 확장된 정보가 보다 수시로 업데이트되어서 공개된다면 환경측면 뿐 아니라 자원화의 발전에도 크게 이바지 할 것이다.
한편, 환경부 배출·이동량 정보공개 사이트내 화학물질 리스트에 포함되지 않은 유가금속(예: 리튬 등)을 고려하는 경우, 다소의 불확실성을 감수한다면, 리스트에 포함된 다른 성분을 통한 간접적 유추를 시도해 볼 수 있을 것이다.

참고문헌 (14)

Kim, B., Chae, S., Kim, J., et al., 2018 : Oversea production status of gold, silver, platinum and palladium from scrap. J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 27 (6), pp.76-83.
Kim, B., Kim, J., Yoo, K., 2019 : Recycling status of gold, silver, platinum and palladium, J. Korean Soc. Miner. Energy Resour. Eng., 56 (4), pp.359-366.

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KONMA, 2008 : A study on the mid-to-long term stable supply of industrial commodities (focusing on rare metals). Report to Korean Ministry of Knowledge Economy.
KOREAXIM, 2018 : The fourth industrial revolution and mineral resource, 2018 ISSUE STUDY, Korea Eximbank.
Azimi, A., Azari, A., Rezakazemi, M., et al., 2017 : Removal of heavy metals from industrial wastewaters: A review. Chem. Bio. Eng Rev, 4(1), pp.1-24.
Mulchandani, A., and Westerhoff, P., 2016 : Recovery opportunities for metals and energy from sewage sludges, Bioresour Technol., 215, pp.215-226.

상세보기
Korea Resource Recirculation Information System URL: https://www.recycling-info.or.kr/sds/ruseAcmsltEntrpsStt usByRste.do. (Accessed 25 March 2020).
KORES, 2019 : A strategy for the stable supply of critical mineral resources for the fourth industrial revolution, Title: acquirement of future strategic resource and its relevant man-power training, KORES seminar, Korea Resources Corporation.
Korean National Material Flow Analysis URL:https://kmfa.kr/. (Accessed 10 March 2020).
National Institute of Chemical Safety in Korean Ministry of Environment, 2019 : Guideline for survey of chemical emission amounts. Rep. No 11-1480802-000066-10. 11.
Pollutant Release and Transfer Register URL: https://icis.me.go.kr/prtr/main.do. (Accessed 1 March 2020).
US EPA, 2013 : United States Environmental Protection Agency. TRI University Challenge, http://www2.epa.gov/toxics-release-inventory-tri-program/triuniversity-challenge. (Accessed 26 March 2020).
Kolominskas, C. and Sullivan, R., 2004 : Improving cleaner production through pollutant release and transfer register reporting processes, J. Clean. Prod., 12, 713-724.

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Lee, J.R., 2012 ; Pre-treatment technology for urban mine recycling, Professional training program for urban mining companies, Korea Institute of Industrial Technology.

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