생활폐기물의 소각으로 발생되는 바닥재(bottom ash)로 calcium-chloroaluminate($l1CaOㆍ7Al_2$$O_3$ㆍ$CaCl_2$)가 함유된 클링커를 제조한 후 이들 클링커의 수화반응성 및 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합 사용할 때의 압축강도 및 중금속 용출특성을 연구하였다. 시약으로 calcium-chloroaluminate를 제조한 결과. calcium-chloroaluminate는 80$0^{\circ}C$부터 생성되며, $CaSO_4$ 및 $Ca(OH)_2$ 와의 수화반응에 의해 ettringite($3CaOㆍAl_2$$O_3$ㆍ$3CaSO_4$ㆍ$32H_2$O)가 생성된다. 4 mesh 이하의 바닥재를 분쇄하지 않고 온도별로 1시간 소성한 결과, 80$0^{\circ}C$부터 calcium-chloroaluminate가 30 mesh 이하의 입도에서 합성되었다. $1,000^{\circ}C$에서 소성한 30 mesh 이하의 바닥재에 무수석고($CaSO_4$)를 10 : 6의 중량비로 혼합한 후 이들 혼합물을 보통 포틀랜드 시멘트에 3~13 wt.% 첨가하여 제조한 모르타르의 압축강도를 측정한 결과, 이들 혼합물의 치환량이 11 wt.%까지 증가됨에 따라 보통 포틀랜드 시멘트의 압축강도보다 높았다. 각 모르타르 공시체를 1 mm 이하로 분쇄하여 중금속 용출시험 결과, 용출된 중금속의 농도는 환경규제치보다 낮았다.
폐기물을 적절히 관리하고 처리하기 위해 기본 자료가 되는 폐기물의 물리적 특성과 화학적 특성 분석을 위해 충주시에서 발생된 생활폐기물을 대상으로 발생원과 매립장에서 시료채취를 채취하여 겉보기밀도, 폐기물의 물리적 조성, 삼성분, 화학적 조성 및 발열량을 조사 분석하였다. 발생원별조사결과와 매립장 반입폐기물의 물리적 특성 값들은 차이가 있으나, 화학적 조성 값은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 환경부에서 도입예정인 생활폐기물전처리시설(MBT(mechanical biological treatment))과 같은 폐기물중간처리 장치를 도입할 경우 물리적 조성 값을 알기위해서는 발생원별 조사가 필수적이지만, 소각로 설계를 위한 폐기물조사에서는 주로 화학적 특성 값을 이용하기 때문에 간단히 매립장에 반입되는 폐기물의 분석치만 조사하여도 큰 문제가 없는 것으로 판단된다. 폐기물의 중간처리에 중요한 생활폐기물의 물리적 성상은 가연성과 비가연성 성분으로 분석할 경우 가연성은 연평균 87.4%로 나타났고, 비가연성의 경우 연평균 12.6%이며, 생활폐기물의 발생원별 겉보기 밀도 평균은 $0.150ton/m^3$이다. 생활폐기물의 삼성분 분석결과 평균은 수분 27.6%, 가연분 60.5%, 회분 11.9%이고, 원소분석 결과 평균 원소성분에 대한 값은 C: 50.1%, H: 6.%, O: 39.5%, N: 1.9%, S: 0.5%, Cl: 1.3%이며, 저위발열량은 2,441kcal/kg이다.
마을단위의 폐기물관리개선 방안을 제시하기 위하여 전국의 14개 군을 현지 방문하여 마을단위의 폐기물 관리계획 및 처리실태를 파악하였고 농촌폐기물의 관리실태 및 처리현황을 살펴보았다. 또한 2개 마을을 선정하여 마을에서 배출되는 생활폐기물의 발생량과 성상을 조사하고, 농촌지역에서 노천소각후의 소각잔재물을 채취하여 Pb 등 7개 중금속을 분석하였다. 1. 마을단위쓰레기종량제와 재활용품 분리수거 여부 등을 파악하기 위하여 담당공무원 및 마을이장을 대상으로 한 설문서의 회신율은 담당공무원 70.3%, 이장 31.8%이었다. 2. 농촌지역의 생활쓰레기의 발생량은 A마을 48.6g/인/일, B마을 54.3g/인/일로 나타나 전국의 생활폐기물 발생량 1.05kg/인 보다 적게 나타났으며 이러한 원인은 재활용품이 제외되고 가연성 물질을 소각하기 때문인 것으로 판단된다. 3. 조사대상 14개 군의 마을단위쓰레기종량에 영향을 미칠 것으로 생각되는 인구구조의 고령화단계를 살펴보면 2개 군은 고령화사회, 8개 군은 고령사회, 4개 군은 초고령사회에 해당하였고, 재정자립도와 청소예산재정자립도 평균은 각각 16.1%, 17.9%로 나타나, 전국 평균(57.2%, 31.4%)보다 크게 낮아 농촌지역의 마을단위쓰레기종량제 정착에 저해요인의 하나로 판단된다.
자원순환기본법 시행에 따라 국가적으로 자원순환사회 발전을 위해 노력중이다. 이를 위해서는 생산·유통·소비·폐기 등 전 과정에서 폐기물 발생을 억제하고 폐기물 중 재활용가능자원이 단순히 매립·소각되는 대신 재활용되는 것이 중요하다. 하지만 자원순환사회를 만들기 위해서는 배출자. 사업자, 중앙 정부 뿐 아니라 지자체가 함께 노력하고 해결방안을 모색할 필요하다. 이에 본 연구는 국내 제도의 변화와 함께 세종시 현황 및 여건변화를 고려하여 세종시 자원순환사회 발전을 위한 추진 전략을 제시하고자 한다. 지역적으로 재활용 우선 관리 단계별 활성화 방안 마련, 폐기물 자원화의 극대화 및 재활용 산업 활성 방안 마련, 체계적이고 효율적인 재활용 플랫폼 구축 등을 제안한다. 이를 통해 자원순환사회로 도약하고 폐기물이 지속적으로 증가되고 있는 환경문제에 대한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문은 재건축 및 재개발 사업 등의 증가로 인해 건설폐기물 발생량이 지속적인 증가에 따른 국내의 건설폐기물 발생 및 건설현장에서의 처리 실태 및 선진 외국의 사례 등 관련 자료를 종합적으로 비교 검토 함으로서 보다 효율적인 건설 폐기물 재활용 촉진 및 관리 방안을 제시하고자 한다. 국내 건설폐기물 발생량은 1996년 1천만톤에서 2002년 4천 3백만톤으로 약 4배 증가하였으며, 그 중 콘크리트가 차지하는 비중이 60.4%를 차지하고 있는 것으로 밝혀졌다. 건설폐기물 처리 방법별로는 매립이 14.5%, 소각이 2.0%, 재활용이 83.4%등으로 나타났다. 따라서, 건설폐기물 적정처리 및 재활용 촉진을 위한 방안으로는 재활용 우수 업체에 대하여 인센티브의 강화와 재생골재 품질 기준 및 이물질 함유량 규정에 대한 개선이 시급한 실정이다. 또한, 중간처리 시설에 대한 재생골재의 시설 기준 강화 및 품질 인증 제도의 도입, 재생골재의 중간 유통 기지 건설과 마지막으로 건설폐기물 관련 법규 및 제도와 각종 지침에 대한 교육이 필수적이라 하겠다.
본 연구에서는 산업폐기물 소각장 비산재의 고형화시 시멘트와 폐석분을 일정 비율로 첨가하여 하나의 공시체로 만든 후, 압축강도와 중금속의 용출특성을 비교 분석하여 비산재의 고형화시 고화제로 사용되는 시멘트의 일부를 대체할 수 있는지를 평가하였다. 각 시료의 입도와 SEM 분석 결과, 폐석분의 입도가 작게 나타났으며, 비산재가 시멘트나 폐석분의 혼합시 조밀성이 향상되고 뚜렷한 결정구조를 나타내는 것을 관찰할 수 있었다. 각 시료의 XRD 분석 결과, 비산재의 경우 CaO성분이 다량 함유되어 있었으며, 폐석분에 경우 SiO$_2$성분이 다량 포함되어 있어 고화제로 사용되는 시멘트와 혼합시 수화반응 및 Pozzolan반응에 기여할 것으로 판단된다. 공시체의 압축강도의 경우, 비산재에 시멘트와 폐석분 혼합 첨가시에 각 첨가비율에 따른 모든 압축강도가 10 kgf/cm$^2$을 초과하고 있었으며, 시멘트 단독으로 첨가할 때 보다 시멘트와 폐석분을 혼합하여 첨가할 때 더욱 높은 압축강도를 나타냈다. 중금속 용출시험 결과, 폐석분을 혼합 14일 양생 시, 시멘트 150 kg/m$^3$에 폐석분 80$\sim$100 kg/m$^3$을 주입하는 것으로 국내의 폐기물 관리기준 Pb 3 mg/L를 만족하는 것으로 나타났다.
폐기물 발생량 증가뿐만 아니라 매립장 고갈과 재정부족으로 인해 폐기물처리비용 절감을 위한 계획적인 접근이 요구되고 있다. 본 연구에서는 지리적으로 연접한 경상남도 창원, 마산, 진해 3개 도시의 주거 및 상업 지역으로부터 발생하는 음식물쓰레기를 적정하게 관리하기 위한 대안들을 설정한 후 비용평가를 위해 WRAP모델을 적용하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1, 집단급식소, 음식점, 시장 등 상업시설에서의 음식물쓰레기 발생량은 비교적 적은 반면에 가정에서 발생하는 음식물쓰레기가 약 80%로 대부분을 차지하였다. 2. 음식물쓰레기 관리를 위한 톤당비용은 발생원분포 및 처리시설 위치 등의 각 도시별 상황에 따라 차이가 있었으며, 특히 해안매립지 조성에 많은 비용이 소요된 진해시에서 톤당비용이 가장 높게 나타났다. 3. 음식물쓰레기 관리대안별 비교검토에서 사료판매수입을 포함하는 경우 음식물쓰레기 사료화대안이 가장경제적인 것으로 나타났으며, 톤당비용이 매립대안의 60~70%로 나타났다. 또한 음식물쓰레기 퇴비화대안이 매립보다 경제적이었으며, 소각대안이 가장 비용이 많이 소요되는 것으로 나타났다. 4. 3개 도시지역이 공동으로 음식물쓰레기 처리시설들을 운영하는 광역적 관리시스템인 경우 사료화를 제외하고는 개별적 독립관리시스템으로 운영하는 대안들보다 경제적인 것으로 나타났다. 이에 따라 광역적인 관리시스템에 대한 검토가 요구된다.
인천광역시에서 배출되는 종량제봉투 안에는 재활용 가능자원이 4.5% (알루미늄캔류 0.2%, 철캔류 2.5%, 유리류 1.8%), 에너지회수가 가능한 자원이 92.5% (종이류 23.0%, 플라스틱류 15.5%, 가연성 기타류 54.0%) 및 매립이 필요한 불연성 기타류가 3.0%로 분석되었다. 알루미늄캔류, 철캔류 및 유리류는 기존의 매립처리보다 재활용처리가 효과적이며, 종이류와 플라스틱류는 기존의 단순 소각처리보다 폐기물 고형원료 (SRF)로 만들어 에너지회수처리하는 편이 더 효과적이고, 가연성 기타류는 기존의 단순 소각처리가 재활용처리보다 효과적이다. 본 연구에서 제안한 폐자원별 처리방안을 적용하면 2,068,948 Million Btu의 에너지가 절감되고, 21,008 $MTCO_2E$의 온실가스가 저감되는 것으로 분석되었다. 총 에너지 절감량을 경제적 효과로 환산하면 연간 약 422억 원의 비용절감 효과가 있으며, 총 온실가스 저감량을 승용차의 이산화탄소 배출량으로 환산하면 연간 약 4,119대의 운행감축 효과가 있는 것으로 나타났다. 종량제봉투 내 가연성 물질의 저위발열량은 종이류 1,936 kcal/kg, 플라스틱류 5,079 kcal/kg, 가연성 기타류 2,462 kcal/kg로 분석되었다. 종이류와 플라스틱류를 적절하게 혼합한다면 SRF로 활용이 가능하고, 가연성 기타류는 저위발열량이 고형연료 기준을 충족시키지 못하고 구성성분들이 폐기물 고형연료로 사용하기엔 부적절하였다.
The objective of this study is to investigate the waste recycling possibility, practicability, economic efficiency and acid gas sorbent use of the hard-shelled mussel. This study is to investigate the hydration/calcination reaction and fixed bed reactor. The physical-chemical characteristics of the hard-shelled mussel were analyzed by ICP SEM-EDX, BET and pore volume. Thus, the results could be summarized as follows; Hard-shelled mussel can be used as iron-manufacture and chemical sorbents considering more than 53.7% of the mussel is lime content. The SO$_2$removal efficiency of the hard-shelled mussel after calcined hydration increased thirty times as a result of the higher pore size, specific surface area and pore volume. Also, the CaO content, pore volume, pore size distribution and specific surface area greatly influenced the SO$_2$ and NOx removal reactivity. The optimum particle diameter average of hard-shelled mussel was $\pm$100 mesh, which was applied to the sorbent on the medium/small scale waste incinerator and flue gas desulfurization processes.
고형연료(RDF)는 가연성 폐기물을 성형된 형태로 만드는 것으로 화석연료의 대체 에너지로 이용되어질 수 있을 뿐만 아니라 일반 소각설비에 비해 수송성, 저장성이 뛰어나며 발열량이 거의 일정하여 연소 안정성이 우수하고 액체연료나 기체연료의 비해 경제성과 안정성이 높다는 장점이 있다. 하지만 고형연료의 미량 포함되어 있는 중금속 물질에 의해 연소장치의 부식이나 시설 노후 촉진화와 같은 원인을 제공하며, 심각한 환경오염원의 전구물질이 생성될 수 있어 실용화에는 큰 장해 요인이 되고 있다. 따라서 본 연구에는 고형연료의 재료가 되는 폐기물을 분석하여, 중금속성분이 미치는 영향을 조사하고 부존자원의 최적 이용 방안을 도출하며, 이를 바탕으로 부존자원 액상/고상 연료화 기술, 부존자원 복합이용시스템, 폐열활용 시스템과 같은 기술에 적용하여 부존자원 재활용 및 에너지를 최적 활용할 수 있는 D/B 구축을 하는 것이 최종 목표이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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