보고서 정보
주관연구기관 |
한국환경정책ㆍ평가연구원 Korea Environment Institute |
연구책임자 |
조지혜
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참여연구자 |
이희선
,
신경희
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
환경부 Ministry of Environment |
과제관리전문기관 |
한국환경정책ㆍ평가연구원 Korea Environment Institute |
등록번호 |
TRKO201800042252 |
과제고유번호 |
1105008028 |
사업명 |
한국환경정책평가연구원 |
DB 구축일자 |
2019-05-18
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키워드 |
희토류자석.네오디뮴.디스프로슘.폐자원(하부)흐름 분석.재활용 저해인자.Neodymium-iron-boron Magnets.Secondary Material Flow Analysis.Inhibiting Factor of Recycling.Nd.Dy.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800042252 |
초록
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희토류는 첨단 제품에 필수적으로 들어가는 소재로서 산업 측면 뿐만 아니라 자원의 편중성에서 비롯된 국가 차원의 자원안보 면에서도 그 중요성이 거듭 강조되고 있다. 이를 얼마나 잘 확보하느냐가 국가 경쟁력 강화에 중요한 관건이라 할 수 있으며, 미국, 중국, 일본, 유럽에서는 희토류가 갖는 다양한 차원의 중요성에 주목하여 자원의 원활한 확보와 이를 통한 공급리스크 완화를 위해 전략적인 움직임을 보이고 있다. 주요국 별로 희토류 자원 리스크를 극복하고자 하는 노력은 각 국이 직면한 자원 부존 상황 및 기술력 등에 따라 조금씩 차이가 있
희토류는 첨단 제품에 필수적으로 들어가는 소재로서 산업 측면 뿐만 아니라 자원의 편중성에서 비롯된 국가 차원의 자원안보 면에서도 그 중요성이 거듭 강조되고 있다. 이를 얼마나 잘 확보하느냐가 국가 경쟁력 강화에 중요한 관건이라 할 수 있으며, 미국, 중국, 일본, 유럽에서는 희토류가 갖는 다양한 차원의 중요성에 주목하여 자원의 원활한 확보와 이를 통한 공급리스크 완화를 위해 전략적인 움직임을 보이고 있다. 주요국 별로 희토류 자원 리스크를 극복하고자 하는 노력은 각 국이 직면한 자원 부존 상황 및 기술력 등에 따라 조금씩 차이가 있으나, 크게 세 가지 - ① 광산 발굴 및 채취, ② 희토류 저감 및 대체기술 개발, ③ 폐희토류 제품에서 희토류 금속 회수 및 재활용 - 로 요약할 수 있다.
국내외 희토류 수급 특징 및 희토류자원 위기관리 상황 등을 종합해 보면 미국과 일본은 자원 매장량이나 대체재 개발과 같은 다른 선택대안이 있는 반면, 우리나라는 선택권이 매우 제한적이며 희토류자석 재활용을 위한 자원순환 관리 인프라 구축이 상대적으로 매우 중요함을 확인할 수 있다. 하지만, 국내에는 희토류 순환자원에 대한 통계가 부족하여 희토류 수급과 가격불안에 대응하기 위한 관리 기반이 열악한 상황이므로 폐자원흐름(하부흐름)에 대한 보다 구체적인 접근이 필요하다. 현재 폐희토류 금속이 국내에서 어떻게 재활용되며 유통 및 수급되는지에 대한 현황자료가 거의 전무하며, 대부분의 재활용 통계는 폐기 부문으로 투입되는 기점을 기준으로 하고 있어 실제 어느 정도가 재활용품으로 생산되어 어느 부문에 사용되는지에 대해서는 파악이 어려운 상황이다.
따라서 배출 이후 단계에서의 폐자원흐름 분석을 통해 기초통계 자료를 확보하고, 이를 바탕으로 향후 폐희토류의 자원순환을 활성화하기 위한 정책 마련에 기여하고자 한다. 현재 국내 희토류는 영구자석에 대한 수요가 대부분이며, 중장기적으로도 응용분야가 많아 금후에도 발전이 기대되는 소재이다. 이에, 17종 희토류(국내 분류 기준) 중 특히 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy)을 대상으로 하여 희토류자석의 폐자원흐름에 대한 기초자료를 구축하고 각 단계별 현황 분석을 기반으로 폐희토류 재활용 육성을 위한 토대 및 여건을 파악하였다. 또한, 재활용 저해인자를 찾아 폐희토류의 관리 통계 기반을 개선하고 향후 현장을 반영한 재활용 활성화 정책방안 설계에 기여하는 것을 목표로 한다.
본 연구에서는 희토류자석의 폐자원흐름 분석을 위해 개념적으로 (1) 배출 (2) 수거 (3) 분리/해체 (4) 자원회수 (5) 제품생산 5단계로 구분하였다. 각 단계별로 희토류 자석의 폐자원흐름을 파악하고 이를 Nd, Dy 물질과 관련한 기초통계 자료로 환산하였다. 또한, 희토류자석의 자원순환 활성화 차원에서 국내 산업 현장의 여건을 분석하고 희토류 자석의 자원순환을 저해하는 인자를 살펴보았다. 우선, 배출 - 수거 - 분리/해체 - 자원회수 - 제품생산 각 단계별 현황 및 폐자원흐름을 분석한 결과는 다음과 같다.
첫째, 배출 단계에서는 가정과 사업장의 다종 소비자군에서 발생되는 폐가전 제품과 폐자동차 내 포함된 양과 단종 소비자군인 희토류자석 생산업체나 모터 제작업체에서 배출되는 스크랩 두 유형으로 구분하여 물질흐름을 조사하였다. 현재 우리나라 희토류자석의 주요 배출원은 다종 소비자군이다. 한편, 단종 소비자군의 경우 국내 Nd, Dy 사용 희토류자석(Nd 자석) 생산업체가 부재한 상황이며, 희토류 자석을 원하는 모양으로 주문하여 성형을 마친 상태로 수입하여 모터 등에 바로 조립하므로 연삭분말 및 공정 스크랩이 거의 없음을 확인할 수 있었다.
다종 소비자군으로부터 배출되는 폐가전 제품으로는 냉장고, 세탁기, 에어컨과 같은 대형가전을, 폐자동차는 일반자동차와 하이브리드 자동차(HEV)를 대상으로 하였다. 이들을 대상으로 한 이유는 첫째, 국가통합자원관리시스템에서 분석한 Nd와 Dy의 상부흐름에 따르면 완제품의 형태로 수입되는 희토류자석이 주로 자동차와 일반가전용 모터에 사용되는 것으로 나타났으며, 둘째, 해당 제품군에 투입하는 희토류물질은 10g 이상으로 제품 한 대를 재활용할 때 폐희토류자석 투입 원료의 일정량을 회수할 가능성이 높을 것으로 판단되기 때문이다.
이들 제품을 대상으로 배출원별 Nd, Dy 물질량 환산을 위하여 먼저, 폐전기전자 제품과 폐자동차 각각의 배출량(Ai)을 추정하였다. 그 다음 폐제품 대당 Nd 자석을 사용하는 부품이 탑재되어 있는 제품의 비율(탑재율, Bi)을 추정하고 탑재한 폐제품 내 대당 Nd와 Dy 물질 함유량(원단위, Ci)을 추정하였다. 이를 바탕으로 국내에서 배출되는 각 제품별 Nd와 Dy의 물질 총량(Di = Ai × Bi × Ci)을 도출할 수 있었다. 폐전기전자 제품의 경우에는 각 품목별 가정과 사업장 배출비율을 이용하여 각각 배출원에서의 배출량을 추정하였다. 한편, 폐자동차의 경우 자동차관리법 상 자동차 소유자, 자동차해체 재활용업자, 수출업자 모두에게 등록의무를 부여하고 있어 국내 폐차 말소등록 현황을 통해 배출량을 추정하였다. 그 결과, 가정과 사업장에서의 폐전기전자 제품별 배출량 추정치는 폐에어컨, 세탁기, 냉장고의 순으로 많음을 확인할 수 있었다. 또한, 폐자동차의 경우에는 배출량 대부분 제도권에서 집계할 수 있었으며 ECOAS에서 집계하는 폐자동차 수거량과 거의 동일한 것으로 판단된다.
희토류자석 내 Nd와 Dy의 탑재율과 원단위 추정을 위하여 한국지질자원연구원, H자동차 등으로부터 확보한 국내 자료를 최대한 활용하였으며, 일부 구하지 못한 데이터는 일본 선행자료를 참고하였다. 그 결과, 배출 단계에서 Nd는 55.2t∼83.7t, Dy는 10.4t∼ 13.5t 가량 배출되는 것으로 추정할 수 있다. 특히, 에어컨과 세탁기의 총합이 전체의 54.0∼61.0%로 큰 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서의 추정 배출량은 국가통합자원정보시스템(k-mfa)에서 파악한 Nd 배출량(21t) 대비 최대 약 4배까지 높게 나타나는데, 이러한 차이는 본 연구에서 파악한 배출량이 ECOAS 통계상 파악되는 배출량(k-mfa에서의 수치) 이외에 파악하지 못하는 배출량을 포함하여 추정하였기 때문이다.
두 번째 수거 단계는 현행 재활용 제도 하에서 수거업무를 담당하는 지자체, 수집소, 재활용업자, 제조업자, 판매업자, 자동차 폐차업자, 고물상 등을 수거 단계의 주요 주체로 판단하였다. 폐가전 제품과 폐자동차의 수거물량은 ECOAS 자료를 바탕으로 수거 주체를 중심으로 파악하였으며, 배출 단계에서 환산한 것과 동일한 방식으로 Nd와 Dy 물질 환산량을 추정하였다.
ECOAS 자료는 현재 국내 활용가능한 주요 수거관련 통계자료이나, 통계 작성의 목적이 폐자원 단계별 흐름의 파악보다는 재활용 의무 이행의 확인에 있다고 할 수 있다. 즉, 전기전자 제품이나 자동차의 특정 부품(본 연구의 경우 모터류)이 어떻게 운반되고 재활용되는 지에 대한 정보는 집계되지 않아 ECOAS의 통계자료를 본 연구의 대상 물질인 Nd 자석의 하부흐름 분석에 참고하는 데는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계 인식하에 ECOAS측의 통계자료를 재정리하여 각 수거 주체별 냉장고, 세탁기, 에어컨 수거량을 추정하였다. 한편, 자동차의 경우 국내 폐자동차 관리 법제상 배출되는 차량은 거의 전량(2012년의 경우 608,672대) 수거된다고 볼 수 있다. 수거량 현황을 보면 폐전기전자 제품의 경우 냉장고, 세탁기, 에어컨 순으로 수거되고 있음을 알 수 있다. 이는 앞서 배출 단계에서 추정한 배출량(대수)이 에어컨, 세탁기, 냉장고 순이었던 점을 감안할 때 실제 수거량은 추정 배출량과 상당한 차이가 있음을 시사한다. 이처럼 추정 배출량과 수거량의 차이가 나타나는 것은 각 폐제품의 유통구조, 유가금속 포함 여부 등이 원인으로 작용하는 것으로 보인다. 한편, 폐가전 제품의 수거량을 수거 주체별로 보면 제조업자, 재활용업자, 판매업자 순으로 나타난다. 에어컨의 경우 재활용업자 수거가 차지하는 비중 (42.4%)이 냉장고(17.5%), 세탁기(11.2%)에 비해 높은데, 이는 에어컨의 경우 에어컨 설치기사가 폐제품의 수거 단계에서 활동하고 있는 특징과도 관련된 것으로 보인다.
이상의 폐가전 제품의 수거량과 폐자동차 수거량을 기초로 각 제품의 탑재율과 원단위를 이용하여 제품별 Nd, Dy 물질 환산량을 도출할 수 있었다. Nd 물질 환산량의 경우 에어컨을 통한 물질 수거량이 매우 적은 것으로 나타났다. 폐자동차는 배출량 예측 시 폐에어컨에서 배출하는 Nd 물질량과 유사(최소값의 경우)하거나 약 74%(최대값의 경우) 수준으로 나타났으나 수거량에서는 연구 대상 완성품(냉장고 등 3대 대형폐가전과 폐자동차) 중 가장 많은 Nd량을 수거할 수 있음을 알 수 있었다.
Dy의 경우 역시 배출량 예측 결과와 비교할 때 에어컨을 통한 물질 수거량이 매우 적게 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, Nd의 경우와 마찬가지로 폐자동차를 통해 가장 많은 Dy 물질 수거량을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 가전제품에 비하여 자동차의 경우 국내 법규상 폐자동차 물량 처리 주체 및 경로가 상대적으로 단순하여 제도상 파악할 수 없는 흐름으로 가는 경우가 거의 없다는 점에서 그 이유를 찾을 수 있다.
각 제품별 Nd, Dy 환산 수거량을 기초로 수거 단계 Nd, Dy 물질흐름을 도출한 결과를 정리하면, 불투명 경로로 유출되는 폐자원량이 평균적으로 전체 예상 배출량의 절반 가량을 차지함을 알 수 있다. 제품별로는 냉장고의 수거율이 90%대인데 반하여 에어컨의 수거율은 5% 미만으로 제품 간 수거율 격차가 크게 나타난다. 에어컨의 경우 재활용 경제성이 매우 커 재사용 및 재자원화 업체로의 유통량이 크다는 점(중고시장의 활성화) 역시 에어컨의 낮은 수거율의 원인이라고 생각할 수 있다. 이들 재사용 및 재자원화 업체로의 유통은 설치업자(에어컨)와 같은 비제도권 수거 주체를 통하여 이루어지며, 이에 따라 폐에어컨의 물량 확인/관리를 저해하는 측면이 있다. 한편, 폐자동차의 경우 일부 폐가전에 비해 Nd, Dy 배출량은 적으나 수거 방식면에서 폐가전보다 수거에 유리한 것으로 나타난다. 수거 주체의 경우 폐가전은 여러 수거 주체가 수거에 관여(수거 주체 다수)하는 반면, 폐자동차는 수거 주체가 폐차업자로 단일하며 폐차의 차주는 폐차 시 이를 등록해야 하며 법에서 정한 절차를 어길 시 벌금 부담을 지게 하고 있어 폐자동차는 폐가전에 비하여 상대적으로 불투명한 유통경로로 유통될 가능성이 낮다고 할 수 있다.
세 번째 분리/해체 단계는 모터 등 희토류자석이 포함된 부품을 해체하여 이로부터 희토류자석을 별도로 분리하는 단계이다. 수거와 분리/해체를 동시에 수행하는 주체(업체)가 있을 수 있으나, 폐자원흐름을 보다 체계적으로 분석하기 위해 개념상 분리해체 업체를 별개의 주체로 나누었다. 분리해체 단계에 있어서 희토류물질을 분리하기 위해서는 우선 영구자석이 들어있는 폐모터 등의 해체 작업이 필수적이다. 이 때 폐영구자석을 회수하기 위한 폐가전 제품은 드럼형 세탁기와 대형 리니어 냉장고 등이 있는데, 제조사 및 제품에 따라 영구자석이 함유된 폐모터의 크기 및 형태가 서로 상이하며 복잡한 물리적 결합구조를 가지고 있다. 따라서, 영구자석을 회수하기 위한 폐모터의 해체장비는 자동화가 힘든 상황이며, 이에 희토류자석의 수거를 위한 분리/해체 작업은 현장에서 수작업으로 이루어지고 있는 상황이다.
폐모터로부터 회수된 영구자석은 파/분쇄가 용이하도록 자성을 없애는 탈자가 우선적으로 이루어져야 한다. 탈자를 위해서는 Nd 자석의 큐리온도 이상(정확한 온도는 Dy 함유량에 따라 달라짐)으로 열처리를 해야 하는데, 보통의 경우 300∼350℃로 가열하면 자성을 상실하게 된다. 한편, 고온을 유지할 경우 자석 주변의 바인더나 접착제들을 녹여 결과적으로 탄화수소를 포함한 증기를 배출할 수 있다. 일단 탈자된 Nd 자석 합금은 깨지기 쉽기 때문에 분쇄장치에 의하여 분쇄가 잘 일어난다. 이에 따라 jaw crusher에 의한 조분쇄 및 연속하여 disk mill 또는 shatter box 등과 같은 장치를 이용하여 미분쇄하면 큰 어려움 없이 적정 입도의 탈자된 폐영구자석 분말을 얻을 수 있다.
본 연구에서는 모터 해체업체를 대상으로 폐희토류자석의 회수를 위한 분리/해체 작업을 수행하는지 여부를 조사하였다. 수도권 RC 관계자와의 사전 인터뷰에 따르면 폐가전 제품의 경우 현재 전국 7개 리사이클링센터에서는 수거된 냉장고, 세탁기, 에어컨의 모터와 컴프레서를 자동화 시설 및 일부 수작업 공정을 거쳐 개별 분리하여 다시 지역단위 처리업체로 납품하고 있다. 각 권역별 RC가 거래하는 주요 업체 중 모터와 컴프레서 처리업체들은 주로 부품에서 나오는 구리 등의 회수에 중점을 두고 있는 것으로 나타났다. 구리 등을 해체하고 남은 자석의 경우 별도로 이를 분리해서 저장하거나 단순히 고철류로 처리하고 있음을 확인할 수 있었다. 폐자동차 역시 희토류자석이 포함된 부품은 고철로 처리하고 있었다. 이들 대부분은 전기로에서 고철을 회수하는 방식으로 처리하고 있으며, 모터만 별도로 해외로 수출하는 경우는 거의 없는 것으로 파악되었다.
희토류자석 완성품의 설계규격이 다양하고 자석의 강한 자성 때문에 분리/해체 업체 현장에서는 희토류자석 포함 제품의 해체를 폐자원흐름상 가장 큰 병목 (Bottleneck)으로 지적하고 있다. 특히, 희토류자석의 강한 자성으로 이물질이 유입되므로 탈자화가 필요한데 이 경우 고온 가열 작업에 따른 비용 상승 문제와 작업장의 안전 문제가 발생하는 등 현장에서 희토류자석을 분리/해체하는 것을 상용화하는 것이 어려움을 확인할 수 있었다. 모터 내 희토류자석의 강한 자성은 모터 코어에 강하게 부착되어 있는 희토류자석의 분리해체 작업 난이도를 상승시키는 직접적인 원인이 된다고 할 수 있다.
한편, 폐일반자동차(End of Vehicle, ELV)의 경우 우리나라는 관련 해체 공정이 발달하여 해당 분야 선두주자라 할 수 있는 일본과 비슷한 수준이다. 그러나 이미 자원회수를 위한 공정이나 분리/해체 기술, 회수경로 등이 발달한 폐촉매로부터 백금류 회수 등에 비해서 자동차 내 EPS 등에 들어있는 희토류자석의 회수는 이루어지지 않고 있는 실정이다.
네 번째 자원회수 단계는 폐희토류가 일정한 처리과정을 거쳐 생산 단계에 투입될 수 있는 형태로 변환되는 과정이다. 완성품에서 희토류자석 자원회수를 전문으로 하는 업체는 현재 국내에 전무한 것을 확인할 수 있었다. 다만, 국내 주요 도시광산 업체 중 특정 회사(P사)의 경우 희토류를 도시광산 사업의 주요 물질로 삼고 희토류인 Nd scrap 재활용 습식제련설비를 구축하고 이후 단계적으로 클러스터 내에 설비를 건설할 계획에 있다.
본 단계에서는 희토류자석의 자원회수를 뒷받침할 수 있는 기술 현황과 함께 기존 희유금속 자원회수 업체 또는 주요 재활용업체들의 폐희토류자석 자원회수사업 진입의사를 조사하였다.
현재 국내에 폐희토류자석을 회수하는 전문업체는 없으며, 기존 재활용업체들 중 희토류자석 재활용의 중요성을 인식하는 업체에서도 적정 수준의 수익성을 보장하는 안정적인 폐희토류자석 물량확보의 어려움을 희토류자석의 자원회수 사업추진 시 진입장벽으로 지적하고 있다. 기술적인 면에서는 본 연구가 대상으로 하는 모터 등에 포함된 자성체에서 희토류를 회수하는 작업은 아직까지 실용성이 낮은 것으로 평가받고 있다. 그러나 향후 회수 기술의 효율 향상, 재활용 후 처리비용(환경오염문제 저감 비용 등) 절감 등의 연구가 진전되고 관련 기술이 상용화 될 경우 기존 희유금속 자원회수 업체가 진입할 가능성이 있는 것으로 보인다.
현재 기술력에서 희토류자석의 재활용에서 주된 원료는 자석 생산공정에서 발생하는 스크랩이라 할 수 있다. 현재 국내에는 희토류자석을 직접 대량 생산하는 공장이 없는 상태이나 향후 국내 자석 생산업체 공장 가동을 가정하면 공정 스크랩의 발생을 기대할 수 있다. 자석공정에서 발생하는 스크랩의 유형은 자석 합금공정에서 발생하는 자공정 스크랩과 자석 성형공정에서 발생하는 ① 분말(powder, 제조과정에서 자석성형 시 발생)과 ② 고형(solid, 불량품 등의 원인으로 발생) 두가지 형태로 나눌 수 있다. 이들 스크랩 중 자공정 스크랩은 합금공정으로 바로 투입되며 분말 스크랩은 일본의 경우 일부를 중국으로 수출하고 있다. 통상 분말 스크랩은 투입원료의 약 20∼30%, 고형 스크랩은 투입원료의 약 5% 발생하는 것으로 알려져 있다. 이렇게 회수한 자원은 단기에 국내에서 재투입되기 보다는 수출될 가능성이 높은 것으로 판단된다.
마지막으로 제품생산 단계는 회수한 희토류물질을 제품생산에 활용하는 단계로 정의하였으나, 국내 희토류자석 생산업체는 모두 중국으로 이전하여 현재 국내에는 없는 것으로 파악되었다.
이상과 같은 분석내용을 바탕으로 각 단계별 Nd와 Dy 물질을 정량화한 흐름을 종합하면, 다음 그림과 같다.
앞 그림의 Nd와 Dy 물질량 추정치를 이용하여 현금 가치로 환산하면, 2012년 기준 최소 약 999만 달러에서 최대 약 1,392만 달러 가치의 Nd, Dy 물질이 국내 폐가전 제품과 폐자동차에서 배출되고 있음을 알 수 있다(2013년 10월 평균 Nd, Dy 국제 가격기준 Nd: $77.5/kg, Dy: $550/kg). 본 연구에서 추정한 배출 총량을 전량 회수한다고 가정하면, Dy는 2011년 순분 수입량(189톤) 대비 최대 7.2%, Nd는 2010년 순분 수입량 (325.9톤) 대비 최대 25.7% 수입대체를 기대할 수 있다.
또한, 이를 바탕으로 각 단계별 재활용 저해인자를 분석한 결과는 다음 표와 같다.
이와 더불어 (H)EV 내 자석재활용 지원을 보다 강조할 필요가 있다. (H)EV는 Nd, Dy의 대당 포함량이 폐가전 제품 대비 Nd는 최대 4.8배(362.8g), Dy는 최대 9.3배(149.2g)에 이른다. 또한, 수거면에서도 폐자원 유통구조가 폐가전에 비해 비교적 단순하며, 자석 현 형태로 재사용이 가능하다(예: 풍력터빈, (H)EV의 모터 및 제너레이터 등). 물량면에서도 최근 국내 판매량 급증세 등을 감안할 때 HEV 재활용 관리체계 정비를 통해 선택/집중의 효과를 기대할 수 있다.
(출처 : 국문 요약 5P)
Abstract
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The unique physical and chemical properties of rare earth elements (REE) make them indispensable and irreplaceable in the field of green energy technology. Despite rapid increases in our REE demand, the restricted and instable supplies of raw resources highlight the importance of recycling. In parti
The unique physical and chemical properties of rare earth elements (REE) make them indispensable and irreplaceable in the field of green energy technology. Despite rapid increases in our REE demand, the restricted and instable supplies of raw resources highlight the importance of recycling. In particular, neodymium-permanent magnets (Nd(Dy)-Fe-B Magnets) have the necessity and potential to be recycled given their high criticality and important roles in various high-tech fields as well as the characteristics of being selectively disengaged from the assemblies in which they are used.
This study focused on secondary material flow (downstream) of Nd(Dy)-Fe-B Magnets, albeit rather approximately, in South Korea. The quantitative information includes the primary data of each category (Emission - Collection - Disengagement - Resource Recovery - Remanufacturing) with domestic recycling situations of the magnets, which can contribute to more effective policy-making. The target wastes selected in this study primarily include large-sized waste electrical and electronic equipments such as air-conditioners, washing machines, refrigerators, and end-of-vehicles including hybrid electric vehicles (HEVs).
As a result of secondary material flow analysis, this study provides the primary data of Nd and Dy at each stage and inhibiting factors (bottle-neck) of Nd-Fe-B Magnets recycling in South Korea.
At the stage of Emission, Nd 55.2t~83.7t, Dy 10.4t ~ 13.5t was emitted in 2012. In particular, the sum of the Nd and Dy from air-conditioners and washing machines account for a large proportion(54.0 to 61.0% of the total quantity).
The amount of Nd and Dy that can be collected within institutional recycling systems is only half of the total Emission amount. It is assumed that the remaining Nd and Dy are collected by non-institutional business like junk shops or air-conditioner installers.
At the Disengagement stage, there is no company that disengages Nd-Fe-B magnet from collected electric appliances or ELVs. This is regarded to be a main bottle-neck of Nd-Fe-B magnets recycling due to the complex designs of Nd-Fe-B magnets, which also involve various components and high labor cost. In addition, the high magnetic force of Nd-Fe-B magnets makes automatic disengagement difficult and non-economic.
At both the Resource Recovery and Remanufacturing stage, there is no company participating in the recovery or remanufacturing of Nd-Fe-B magnets. Some urban mining companies are preparing for REE magnet recycling, but they have difficulties in maintaining a stable supply of materials (like Nd-Fe-B magnet solid scrap or powder scrap) required for recycling.
(출처 : Abstract 161P)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 서언 ... 3
- 국문 요약 ... 5
- 목차 ... 19
- 표목차 ... 22
- 그림목차 ... 25
- 제1장 서론 ... 27
- 1. 연구의 배경 및 목적 ... 27
- 2. 연구의 내용 및 방법 ... 29
- 제2장 희토류 금속의 중요성과 연구대상 선정 ... 32
- 1. 희토류 금속의 의의와 중요성 ... 32
- 2. 희토류 금속 자원 현황과 시장전망 ... 38
- 가. 국제 희토류 자원 현황 ... 38
- 나. 국내 희토류 자원 현황 ... 40
- 다. 희토류 금속 시장 전망 ... 42
- 3. 해외 각국의 대응과 국내의 대응 전략 ... 45
- 가. 주요국 정책대응 ... 45
- 나. 국내 정책대응 ... 47
- 4. 희토류 금속 자원 순환의 중요성 ... 50
- 5. 연구대상 선정 ... 54
- 가. 물질 중요성에 기초한 우선순위 판단 ... 54
- 나. 물질의 가격변동성과 시장 수요·공급 예측 ... 56
- 다. 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy) 물질사용 산업(희토류자석 산업)의 현황과 전망 ... 58
- 제3장 국내외 희토류 물질흐름분석 연구동향 ... 64
- 1. 국제 희토류 물질흐름 연구 ... 64
- 가. 국제 희토류 생애주기(Life Cycle)연구 ... 64
- 나. 희토류 사용용도별 물질흐름 ... 65
- 2. 미국 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy) 물질 순환 ... 68
- 3. 일본의 희토류 물질흐름 ... 71
- 가. 일본 내 희토류 물질흐름, 재활용 현황 ... 71
- 나. 일본 내 디스프로슘(Dy) 물질흐름분석 ... 76
- 다. 폐자동차(End-of-vehicle) 내 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy) 사용량 ... 81
- 4. 국내 물질흐름분석 연구사례 ... 83
- 5. 국내외 비교 및 시사점 ... 86
- 제4장 국내 희토류자석 폐자원흐름 분석 ... 88
- 1. 분석을 위한 정의 ... 88
- 2. 배출 단계 ... 90
- 가. 국내 희토류자석 포함 최종제품의 배출 주체 및 방식 ... 90
- 나. 배출량의 추정 ... 92
- 3. 수거 단계 ... 112
- 가. 수거관련 제도 ... 112
- 나. 수거 주체 및 주체별 수거 현황 ... 116
- 4. 분리/해체 단계 ... 125
- 가. 폐가전 제품 분리/해체 공정 개요 ... 125
- 나. ELV 해체과정 ... 126
- 다. 국내 업계 분리/해체 현황 ... 128
- 5. 자원회수 단계 ... 132
- 가. 기존 업체들의 폐희토류자석 자원회수 사업 진입의사 ... 133
- 나. 자원회수 단계에서 공정상 환경문제 ... 135
- 6. 제품생산 단계 ... 136
- 가. 희토류자석 공장 설립 시의 가상 재활용 공정 ... 136
- 제5장 결론 ... 138
- 1. 폐자원흐름 분석 종합 ... 138
- 2. 재활용 저해인자 분석 및 제언 ... 142
- 참고 문헌 ... 147
- 부록. 폐희토류자석 자원회수 및 제품생산 기술 ... 151
- Abstract ... 161
- 끝페이지 ... 162
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