초록 ▼

가. 당해연도 목표
$\circ$ 국내 도시광석 매장량의 정량화, 순환자원화 기술로드맵 및 전략을 수립하고, 폐솔더 도시광석의 순환활용 요소 기술을 개발하여 주석과 은을 각각 95%, 99% 이상 회수.
$\circ$ 도시광석의 순환자원화 전략 구축
- 선진국(일본 등)의 도시광석 순환자원화 전략 분석 및 평가.
- 국내 도시광석 매장량 측정 방법론 정립, 매장량 측정 및 통계자료화
(도시광석의 종류와 함유금속원소별 매장량 조사 및 통계자료화).
- 물질흐름기반

가. 당해연도 목표
$\circ$ 국내 도시광석 매장량의 정량화, 순환자원화 기술로드맵 및 전략을 수립하고, 폐솔더 도시광석의 순환활용 요소 기술을 개발하여 주석과 은을 각각 95%, 99% 이상 회수.
$\circ$ 도시광석의 순환자원화 전략 구축
- 선진국(일본 등)의 도시광석 순환자원화 전략 분석 및 평가.
- 국내 도시광석 매장량 측정 방법론 정립, 매장량 측정 및 통계자료화
(도시광석의 종류와 함유금속원소별 매장량 조사 및 통계자료화).
- 물질흐름기반 순환자원화 장애요인 분석 및 활성화 방안 수립
(해외사례 조사, 국내현황 조사, 장애요인 분석, 제거, 활성화 방안 수립).
- 국내 도시광석 순환자원화 기술로드맵 작성 및 전략 수립.
$\circ$ 폐솔더 도시광석의 순환활용기술 개발
- 폐솔더의 특성 조사 및 예비처리기술개발.
- 금속용매추출법에 의한 고품위 주석 은 정련공정 개발
(폐솔더로부터 아연 합금화(Zn-Ag) 분리공정, 아연 고온휘발 분리, 금속용매추출 일관공정 기술 개발).
- 습식법에 의한 폐솔더로부터 주석, 납, 은의 회수공정 개발
(폐솔더의 토탈용해 선택용해, 환원회수 및 미량 불순물 제어공정 개발)
- 전기화학법에 의한 폐솔더로부터 고순도 주석 납 회수공정 개발.
(폐솔더의 전기화학적 특성 연구, 폐솔더의 용해 및 전해채취기술 개발)
- 단위기술 평가 및 공정 최적화.

Abstract ▼

$\circ$ Establishment of Strategy for Recycling of Urban Ores.
- Investigation and assessment of advanced countries' strategy for recycling.
- Study on methodology of estimation for potential stocks of urban mine in Korea.
- Analysis of hot spot and reformation solution for resou

$\circ$ Establishment of Strategy for Recycling of Urban Ores.
- Investigation and assessment of advanced countries' strategy for recycling.
- Study on methodology of estimation for potential stocks of urban mine in Korea.
- Analysis of hot spot and reformation solution for resource circulation based on material flow.
- Establishment of strategy for urban mine resource circulation and technology roadmap.
$\circ$ Development of Technologies for Recycling of Urban Ores
- Investigation of waste solder's property and development of pretreatment technology.
- Development of refining process for obtaining high-purity of tin and silver.
- Development of hydrometallurgical technology for recovering tin, lead and silver from waste solder.
- Development of electrochemical technology for recovering high purity of tin and lead.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...24
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ...24
• 제 2 절 연구개발의 내용 및 범위 ...27
• 1. 최종 목표 ...27
• 2. 연도별 연구목표 및 내용 ...27
• 3. 추진전략 및 방법 ...28
• 4. 추진체계 ...29
• 제 2 장 도시광석의 순환자원화 전략 ...30
• 제 1 절 자원순환과 도시광석 ...30
• 1. 자원순환(Resource Recirculation)의 개념 ...30
• 2. 도시광산(urban mining)의 개요 ...32
• 3. 일본과 중국의 순환자원화 전략 ...38
• 4. 국내 도시광산의 순환자원화 전략 ...44
• 제 2 절 국내 희유금속 산업의 현황 ...51
• 1. 희유금속의 정의, 용도 및 특성 ...51
• 2. 희유금속의 산업의 정의 및 산업분류(안) ...59
• 3. 국내 희유금속 수출입 동향 ...60
• 4. 희유금속 자원의 기술현황 및 발전전략 ...70
• 제 3 절 IT 폐자원 순환자원화 기술로드맵 ...75
• 1. 기술 로드맵의 개요 ...75
• 2. 환경 분석 및 전략방향 ...81
• 3. IT 폐자원 순환자원화의 목표, 전략 및 로드맵 ...101
• 4. 기대성과 및 활용방안 ...114
• 제 3 장 도시광석 매장량 정량화 연구 ...116
• 제 1 절 폐솔더 매장량 정량화 연구 ...116
• 1. 순환자원화 정량화 연구의 개요 ...116
• 2. 국내 폐솔더 매장량 정량화 ...120
• 3. 주석(Sn)의 물질 흐름 분석 ...133
• 4. 은(Ag)의 물질흐름 분석 ...152
• 제 2 절 주요 희유금속 원소별 물질흐름 분석 ...165
• 1. 니켈(Ni)의 물질흐름 분석 ...165
• 2. 크롬(Cr)의 물질흐름 분석 ...168
• 3. 코발트(Co)의 물질흐름 분석 ...170
• 4. 텅스텐(W)의 물질흐름 분석 ...172
• 5. 몰리브덴(Mo)의 물질흐름 분석 ...175
• 6. 안티몬(Sb)의 물질흐름 분석 ...178
• 7. 탄탈륨(Ta)의 물질흐름 분석 ...181
• 8. 티타늄(Ti)의 물질흐름 분석 ...184
• 제 4 장 폐솔더 도시광석의 순환활용기술 개발 ...188
• 제 1 절 서언 ...188
• 제 2 절 국내.외 기술개발 현황 ...190
• 1. 폐솔더 재활용 기술 및 연구개발 현황 ...190
• 2. 폐솔더 재활용 기술 특허분석 ...193
• 제 3 절 폐솔더 순환활용기술 수행 내용 및 결과 ...195
• 1. 금속용매추출기술 ...195
• 2. 화학용해 기술 ...204
• 3. 전해용해 기술 ...213
• 제 5 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...220
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ...220
• 1. 최종 연구목표의 달성도 ...220
• 2. 당해연도 목표의 달성도 ...220
• 제 2 절 연구대외(기술발전) 기여도 ...221
• 1. 공개 발표된 연구개발 성과물 ...221
• 2. 연구실적의 경제적 공공적 파급효과 ...222
• 제 6 장 연구개발결과의 활용계획 ...224
• 제 1 절 기대성과 ...224
• 제 2 절 실용화/상업화 계획 ...224
• 제 7 장 참고문헌 ...226
• 표차례
• Table 2-1 광산의 분류 ...32
• Table 2-2 희유금속의 지역적 편재성 ...33
• Table 2-3 1차 및 2차 금속 생산의 에너지 단위 비교 ($10^3$ cal/t). ...33
• Table 2-4 1차제련과 리싸이클링의 에너지 소요량 비교.Fig. 2-1 자원순환의 개념도 ...33
• Table 2-5 금속 스크랩의 리사이클 조건 ...35
• Table 2-6 도시광산의 분류 ...35
• Table 2-7 일본의 정부와 민간의 순환자원전략 ...40
• Table 2-8 중국의 순환경제촉진법 체계 및 주요내용 ...42
• Table 2-9 산업용 금속원소의 학문적 분류 ...51
• Table 2-10 한국-일본-미국의 희유금속 분류 비교 ...52
• Table 2-11 주요 희유금속의 용도별 분류 ...53
• Table 2-12 주요 희유금속 원소별 용도 ...53
• Table 2-13 주요 희유금속의 산업분야별 분류 ...54
• Table 2-14 희유금속 산업의 분류(안). ...59
• Table 2-15 2002-2008 희유금속의 수출입 무역통계 ...60
• Table 2-16 2002-2008 희유금속 분류군별 수입 현황 ...63
• Table 2-17 2002-2008 희유금속 분류군별 수입 현황 ...63
• Table 2-18 2002-2008 희유금속 원소별 수입 현황 ...64
• Table 2-19 2002-2008 희유금속 원소별 수출 현황 ...65
• Table 2-20 2008년 1,000만$이상 희유금속 수출입 순위 ...66
• Table 2-21 2002-2008 희유금속 제품군별 수입 현황 ...67
• Table 2-22 2002-2008 희유금속 제품군별 수출 현황 ...67
• Table 2-23 2003-2008 희유금속 수입 주요 3개국 ...68
• Table 2-24 2003-2008 희유금속 수출 주요 3개국 ...68
• Table 2-25 2003-2008 희유금속 무옅적자 주요 3개국 ...69
• Table 2-26 희유금속 기술분야별 국내.외 기술수준 비교 ...71
• Table 2-27 주요 희유금속 원료소재 수요산업의 산업생산지수 변동추이 ...72
• Table 2-28 IT 및 첨단산업용 주요 희유금속 기초소재의 국내 수입 증가율 ...72
• Table 2-29 희유금속 산업 의 SWOT 분석 ...73
• Table 2-30 Global Sales Forecast of E-waste Market by Material Type. Through 2009 ($ Millions) ...81
• Table 2-31 Global sales forecast of recycled metals market by type ($ millions) ...82
• Table 2-32 Average annual growth rate(AAGR) of recycled metal (%). ...82
• Table 2-33 금속 가격 변화 ...82
• Table 2-34 E-Waste generated by Region, 2004 (TONS/Year) ...82
• Table 2-35 Global sales forecast of E-Waste market by region ($ millions) ...83
• Table 2-36 일본 도시광산 규모의 추정 ...83
• Table 2-37 국가별 폐기물 재활용 실적 ...84
• Table 2-38 정부의 환경분야 R&D 투자액 추이 ...96
• Table 2-39 미국과 우리나라의 환경 R&D 예산투자 비교 ...97
• Table 3-1 도시광석 매장량 정량화의 접근법 ...116
• Table 3-2 단위행렬 ...117
• Table 3-3 일본의 도시광석 축적잠재량 ...118
• Table 3-4 무연솔더의 종류 ...121
• Table 3-5 형상에 따른 솔더의 분류와 용도 ...123
• Table 3-6 물질사용 제한을 내용으로 하는 국제 환경무역 규제 ...124
• Table 3-7 솔더 사용 최종제품군 ...129
• Table 3-8 제품 수명 적용 확률분포 ...130
• Table 3-9 세계 주석의 용도별 구성비 (%). ...133
• Table 3-10 국별 주석의 매장량 및 잠재매장량 ...134
• Table 3-11 세계 주석광 생산추이표 ...135
• Table 3-12 세계 상위 주석 정련괴 생산업체별 생산량 ...136
• Table 3-13 세계 용도별 주석 사용량 추이 ...137
• Table 3-14 주석제품 분류코드 변경 내용 ...140
• Table 3-15 주석괴의 연도별 수출입 추이 ...141
• Table 3-16 국별 미 합금 주석 괴(HS 800110) 수입 추이 ...142
• Table 3-17 주요 미합금 주석과 수입업체별 수입 규모 추정치 ...143
• Table 3-18 미합금 주석과의 용도별 수입 추정량 ...143
• Table 3-19 미합금 주석괴의 용도별 추정 수입량 종합 및 비중 ...144
• Table 3-20 국별 합금괴 수입 추이 ...145
• Table 3-21 합금괴의 주요 수입업체별 연도별 수입 추정량 ...146
• Table 3-22 용도별 주석합금괴의 수입 추정 물량 ...147
• Table 3-23 용도별 주석합금괴의 순주석 추정 물량 ...147
• Table 3-24 전기도금용 양극의 수입 추이 ...147
• Table 3-25 기타(8007009000)의 수입추이 ...148
• Table 3-26 주석제 의 기타제품분류(800700)의 수입추이 ...149
• Table 3-27 800500(주석분, 판, 플레이크류)의 용도별 추정량 ...149
• Table 3-28 주석제의 기타제품군(800700)의 2007년 이후 용도별 추정치 ...149
• Table 3-29 주석의 용도별 수입량 및 구성비 ...150
• Table 3-30 솔더용 수입 주석 순분 추정량 ...150
• Table 3-31 은광물의 종류 ...153
• Table 3-32 세계 은광 매장량 ...153
• Table 3-33 세계 은 생산 추이 ...154
• Table 3-34 세계 은 재활용량 추이 ...155
• Table 3-35 세계 제조용 은의 용도별 수요 추이 ...155
• Table 3-36 세계 산업용 은의 용도별 수요 추이 ...156
• Table 3-37 명목은 가격의 추이 ...158
• Table 3-38 국내 은 생산 추이 ...158
• Table 3-39 2008년도 수입은의 은괴 기준 환산 물량 ...159
• Table 3-40 2008년도 수입은 환산량 기준 종류별 용도 추정량 ...160
• Table 3-41 종류별 수출 물량 추이 ...160
• Table 3-42 수입 은제품별 순은함량 환산율 추이 ...161
• Table 3-43 국내 연도별 은 내수 추이 ...161
• Table 3-44 Silver Institute의 용도별 은수요 추정치 ...162
• Table 3-45 무연솔더 생산량 기준 솔더용 은 수요량 및 구성비 추정치 ...162
• Table 3-46 니켈의 수요 ...165
• Table 3-47 코발트의 수요 ...170
• Table 3-48 텅스텐의 수요 ...172
• Table 3-49 몰리브덴 수요 ...175
• Table 3-50 안티몬의 수요 ...178
• Table 3-51 탄탈륨의 수요 ...181
• Table 3-52 티타늄의 수요 ...184
• Table 4-1 세계 연구개발 프로그램 ...190
• Table 4-2 기술수준 분석 ...191
• Table 4-3 주요 연구개발 프로그램 ...191
• Table 4-4 국내 기술수준 분석 ...192
• Table 4-5 검색된 특허 ...193
• Table 4-6 Average chemical composition of waste lead-free solder used in this study ...200
• Table 4-7 The average removal % of Ag according to the zinc addition order(%) ...202
• Table 4-8 폐솔더의 주석, 은, 구리 함유량 ...206
• Table 4-9 Current density vs. current efficiency of Sn electrodeposition ...217
• 그림차례
• Fig. 1-1 주요 금속자원의 현 매장량에 대한 2015년 누적 수요량 ...24
• Fig. 1-2 차원순환의 개념도(예시). ...25
• Fig. 1-3 본 과제의 추진 전략 ...28
• Fig. 2-1 자원순환의 개념도 ...30
• Fig. 2-2 도시광산으로부터 회수 가능한 자원 ...34
• Fig. 2-3 세계 도시광석 매장량 현황 (Au, Ag, Pb, Cu). ...36
• Fig. 2-4 세계 도시광석 매장량 (Zn, Co, Al, Fe, Ni, PGM) ...37
• Fig. 2-5 일본의 자원순환 사회형성 법체제 ...38
• Fig. 2-6 중국의 순환자원 경제 제도 ...41
• Fig. 2-7 희유금속 전주기적 순환 기술의 개요도 ...48
• Fig. 2-8 일본의 소형 전기 전자기기의 리사이클 추진 ...49
• Fig. 2-9 주요 희유금속 자원의 순환자원화 재생이용 기술의 개요도 ...50
• Fig. 2-10 희유금속의 매장량 (국별, 광종별) ...56
• Fig. 2-11 희유금속 연도별 수출입(금액) 추이 ...61
• Fig. 2-12 희유금속 연도별 수출입 추이(중량) ...61
• Fig. 2-13 희유금속 연도별 수출입 단가 추이 ...61
• Fig. 2-14 희유금속산업과 전.후방산업의 연관성 ...73
• Fig. 2-15 자원순환 및 폐기물 안전처리 기술 ...77
• Fig. 2-16 자원회수기술 ...78
• Fig. 2-17 금속자원 생산량 대비 전자기기를 위한 소비량 ...79
• Fig. 2-18 천연자원에 비해 도시광석에서 금속을 회수할 경우 절약가능한 에너지의 양 ...79
• Fig. 2-19 AAGR of recycled materials(%). ...81
• Fig. 2-20 국가별 특허출원 현황 ...87
• Fig. 2-21 출원인 국적별 특허출원 현황 ...87
• Fig. 2-22 주요 출원인 특허출원 현황 ...88
• Fig. 2-23 국제특허분류(IPC)별 특허출원 현황 ...88
• Fig. 2-24 전체 재활용 기술별 특허출원 현황 ...89
• Fig. 2-25 전체 재활용 기술별 특허출원 동향 ...89
• Fig. 2-26 추진 체계 ...105
• Fig. 2-27 IT 폐자원 순환자원화의 사업화 전략 ...115
• Fig. 3-1 한국의 철강 MFA 및 scrap 발생량 추정 ...119
• Fig. 3-2 제품별 철 스크랩(old scrap) 발생량 ...120
• Fig. 3-3 세계 PCB 생산추이 (백만$). ...126
• Fig. 3-4 국가별 PCB 점유율 추이 (백만$). ...126
• Fig. 3-5 System boundary. ...127
• Fig. 3-6 폐솔더 부존잠재량 정량화 Process 및 모형 ...131
• Fig. 3-7 폐솔더 매장량 정량화 system boundary. ...132
• Fig. 3-8 주석의 흐름 및 사용처 ...133
• Fig. 3-9 세계 주석 수요증가율 (10개년 이동평균) ...137
• Fig. 3-10 세계 주석 수급밸런스 추이 ...138
• Fig. 3-11 국제 주석 가격 추이 ...139
• Fig. 3-12 주석현물가 ...139
• Fig. 3-13 월별 주석과 현물추이 ...140
• Fig. 3-14 주석의 흐름 ...151
• Fig. 3-15 은의 사용처 ...152
• Fig. 3-16 명목 은가격 추이 ('00=100). ...157
• Fig. 3-17 2008년도 은 흐름 추정도 ...163
• Fig. 3-18 주석 은의 물질흐름 ...164
• Fig. 3-19 니켈의 물질 흐름도 ...166
• Fig. 3-20 크롬의 물질 흐름도 ...169
• Fig. 3-21 코발트의 물질 흐름도 ...171
• Fig. 3-22 텅스텐의 물질흐름도 ...173
• Fig. 3-23 몰리브덴의 물질흐름도 ...176
• Fig. 3-24 안티몬의 물질 흐름도 ...179
• Fig. 3-25 탄탈륨의 물질 흐름도 ...182
• Fig. 3-26 티타늄의 물질 흐름도 ...185
• Fig. 4-1 특허출원 중인 일본의 폐솔더 재활용 기술공정-1. ...194
• Fig. 4-2 특허출원 중인 일본의 폐솔더재활용 기술공정-2. ...194
• Fig. 4-3 Flow sheet of a novel process proposed to separate silver form waste lead free solder. ...196
• Fig. 4-4 Phase diagram of Sn-Ag system. ...197
• Fig. 4-5 Phase diagram of Sn-Zn system. ...197
• Fig. 4-6 Phase diagram of Ag-Zn system. ...198
• Fig. 4-7 Activity curves of Sn-M and Zn-M systems. ...198
• Fig. 4-8 A typical picture of the cooling step. ...199
• Fig. 4-9 Effects of the stoichiometric amount on the Ag removal. ...201
• Fig. 4-10 Effects of the holding time on the Ag removal. ...201
• Fig. 4-11 솔더 B의 XRD 분석 결과 ...204
• Fig. 4-12 솔더 C의 XRD 분석 결과 ...205
• Fig. 4-13 Schematic of reactor. ...206
• Fig. 4-14 폐솔더로부터 은 침출에 대한 교반속도의 영향 ...207
• Fig. 4-15 폐솔더로부터 구리 침출에 대한 교반속도의 영향 ...207
• Fig. 4-16 폐솔더 질산 침출 잔사의 XRD 결과 ...208
• Fig. 4-17 폐솔더로부터 은 침출에 대한 반응온도의 영향 ...208
• Fig. 4-18 폐솔더로부터 구리 침출에 대한 반응온도의 영향 ...209
• Fig. 4-19 폐솔더로부터 은 침출에 대한 질산농도의 영향 ...209
• Fig. 4-20 폐솔더로부터 은 침출에 대한 질산농도의 영향 ...210
• Fig. 4-21 폐솔더로부터 은 질산침출에 대한 광액농도의 영향 ...211
• Fig. 4-22 폐솔더로부터 구리 질산침출에 대한 광액농도의 영향 ...211
• Fig. 4-23 폐솔더로부터 구리침출에 대한 반응온도의 영향 ...212
• Fig. 4-24 Change of linear polarization curve with concentration of sulfuric acid at $25^{\circ}C$ ...214
• Fig. 4-25 Change of electrode potential with current density in 1.0 mol $L^{-1}$ $H_2SO_4$ solution at $25^{\circ}C$. ...215
• Fig. 4-26 Anode slime (a) obtained at 10 mA $cm^{-2}$ in 1 mol $L^{-1}$ $H_2SO_4$ and its EDX analysis (b). ...216
• Fig. 4-27 Photograph of electrodeposit Sn in 1.0 mol $L^{-1}$ $H_2SO_4$ at 40 mA and $25^{\circ}C$ ...217
• Fig. 4-28 Ag and Cu content vs. current density(1 mol $L^{-1}$ $H_2SO_4$, $25^{\circ}C$) ...218