이 글에서는 폐기물의 분류 및 정의, 수거.운반 기술, 전처리 기술에서부터 중간처리기술로서 소각 및 기타 퇴비화, 메탄발효, 열분해, 고체연료, 사료화, 알콜발효, 식용작물재배 기술 그리고 최종처분기술로서 매립기술 및 해양티기 등 폐기물 처리기술의 전반을 포괄적으로 살펴보았다. 폐기물은 마치 인간의 삶을 대변이나 하듯이 복잡다다한 성분을 포함하고 있어서 중간처리 및 최종처분기술의 개발에만 노력을 기울일 수는 없으며, 정확한 분류와 수거 및 운반 체계의 최 적화, 그리고 수거된 폐기물의 선별을 포함하는 전처리 조작등이 폐기물 구성성분의 특성에 맞는 처리기술과 함께 유기적으로 연계되도록 해야 하며, 이를 위한 총체적 폐기물관리시스템의 토 착화는 아무리 강조해도 지나치지 않는다. 아울러 폐기물 처리의 공학적인 측면이외에도 국민의 절대적인 협조와 정책적인 뒷받침이 선행될 때만이 이 땅에서 폐기물처리로 인한 문제가 사라질 수 있을 것이며, 환경기술을 또다른 국제무역장벽의 하나로 구체화하려는 그린라운드(G.R.; green round)에 적극적으로 대웅하여 폐기물처리기술을 포함한 여타 환경기술을 세계화하고 수출하는 계기도 마련되어지리라 판단된다.
건식공정 (pyrochemical process 혹은 pyroprocessing)은장수명핵종의 소멸처리를 위해서는 장수명핵종을 분리한 뒤 연료로 제조하여야 하며, 분리 공정은 습식공정과 건식공정으로 크게 나누어진다. 용융염을 사용하는 습식공정에 비해 2차 방사성폐기물의 발생량이 적고 공정이 간단하고, 핵확산에 대한 저항성이 매우 크다는 장점 때문에 미래의 핵주기 기술로서 주목받고 있다. 소멸처리를 위해서는 사용 후 핵연료 내에 존재하는 장수명 핵종군 원소들을 분리하고 소멸처리용 연료에 적합한 형태의 물리 화학적 형태로 전환시켜야 한다.(중략)
금속이 함유된 폐기물의 처리는 점차 금속표면처리산업(Metal Finishing Industry)에서 큰 관심이 되어가고 있다. 위생침적지(Sanitary Landfills), 혹은 소각로에서 다른 도시 쓰레기들과 같이 처리되는 것은 환경상 불안전하며 이러한 행위는 중단되어야 한다. 다른 방법으로는 특수한 위생침적지의 운영, 안전한 침적지, 금속폐기물의 고정(Fixation), 혹은 포장(Capsule)에 넣어 버리는 방법등이 있으나 이러한 것들은 비실용적이며 예상되는 금속 폐기물의 양에 대하여 비용이 많이 들 것이다. 간단하고 경제적이며 보다 효과적인 분리침적지(Segregated Landfill)가 대신에 제안되고 있다.
원자력발전소에서 발생하는 이온교환수지와 가연성잡고체 혼합폐기물을 유리화하기 위하여 유도 가열식 저온용융로를 이용한 실증시험을 수행하였다. 금속 티타늄 고리(Ti-ring)를 이용한 유리의 초기점화에 필요한 에너지는 약 290 kWh로 평가되었다. 혼합폐기물의 투입 중 고주파발생기의 출력은 160∼190 kW로 임피던스는 0.55∼0.65 $\Omega$ 범위 내에서 안정적으로 유지되었다. 이온교환수지 단독투입 시 보다 가연성잡고체와 혼합 할 경우 CO 발생농도는 1/40 정도로 낮아졌는데, 이는 1.8배 정도 높은 연소에너지를 갖는 가연성잡고체가 혼합폐기물의 완전연소를 유도한 것으로 평가되었다. 혼합폐기물의 공급량에 적당한 최적 산소 버블링에 의해 유리 용탕 내부로의 미연폐기물의 함침은 발생하지 않았으며 유리 용탕은 지속적으로 공정 건전성을 유지하였다. 유리 용탕의 부피가 증가하는 팽창(swelling) 현상 때와 정상 일 때 발생가스를 측정, 비교한 결과 swelling 현상 때는 NO와 같이 환원성 가스의 농도 보다 산화성 기체인 $NO_2$의 농도가 높은 것으로 나타났다. 실증시험에 사용된 이온교환 수지와 가연성잡고체의 각각 투입량은 368kg과 751kg 이었으며, 74 정도의 감용비를 달성하였다.
산화물 형태의 사용후핵연료를 고온 용융염계에서 금속 형태로 전환하는 전기화학적 금속전환 공정 개발의 일환으로 $U_3O_8$ 분말로 충전된 다공성 마그네시아 용기 및 스테인레스강 고체전극으로 구성된 일체형 음극과 $SnO_2$ 재질의 양극을 사용하여 5kg $U_3O_8$/batch 규모의 mock-up 시험을 수행하였다. 백금 재질의 양극을 사용하였을 때 99% 이상의 금속전환율을 보인 동일한 전하량을 공급하고 실험을 중단한 결과 X-선 회절분석(XRD) 및 열중량 분석(TG)으로부터 스테인레스강 고체전극 부분에서는 거의 금속으로 전환되었으나 다공성 마그네시아 용기 부분에서는 비교적 금속전환율이 낮은 경향을 나타내었다.(중략)
본 연구는 건식 용융염 전해정련실험에서 고체음극에 순수 우라늄금속 전착되는 최적조건을 얻기 위한 내용이다. 실험 결과, 용융염(LiCl-KCl)중 $UCl_3$의 농도가 2wt%이상이 존재할 때 고체음극에 순수한 우라늄이 전착됨을 알았다. 또한, 전착물중 전류밀도와 용융염중 U의 함량이 미치는 영향과 우라늄의 형태에 관한 연구가 수행되었다.
고준위 방사성 폐기물 처분과 관련이 있는 가속기구동 소멸처리로는 미임계로이기 때문에 별도의 중성자원이 필요하다. 가속기에서 나오는 양성자를 받아 중성자를 발생시키는 중성자원으로 사용될 표적물로서 거론되는 방안중에 하나인 고체표적시스템에 대한 열전달 예비계산을 수행하였다. 고체표적물의 물질은 텅스텐을 대상으로 하였으며 표적시스템은 원통형구조를 가정하였다. 양성자 조사에 의한 텅스텐 물질의 핵파쇄반응으로 인한 내부발열을 모사하여 표적물내에서의 온도상승속도와 온도분포를 조사하였다. 계산결과 별도의 표적물에 대한 냉각시스템이 없는 상황에서 30∼37초만에 국부적으로 텅스텐의 온도가 녹는점 이상으로 상승하는 결과를 보였다. 따라서 고체표적물 시스템을 소멸처리로에서 사용하기 위해서는 표적물을 냉각시키기 위한 다각도의 방안이 모색되어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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