일본의 도시광산자원과 금속재자원화산업을 파악하기 위하여, 일본(日本)의 금속소비량, 금속리싸이클리률을 논하고, 철스크랩, 사용이 끝난 자동차, 폐가전제품 및 폐전자정보기지 등의 대표적인 재자원화산업의 개요를 조사하였다. 일본은 금속자원 소비대국이고 각종 금속 축적량 대국이기도 하다. 도시광산자원의 리싸이클링률은 자급률로 계산할 때 Pb 50%, Fe 33%, Al 25%이고, Hg, Au, Cd, Mn, Mo, Ag 등이 이어지고 있다. 그러나 기능재료에 첨가되는 레어메탈 및 REE 등은 리싸이클링 기술개발 단계라고 할 수 있다. 자동차, 가전제품 PC 등 사용이 끝난 제품의 리싸이클링산업은 활발하고, 리사이클링률은 법정기준치를 상회하고 있다.
한국은 세계 5위의 자동차 생산국이며 2009년도 자동차 보유대수 17,325천대, 폐차대수 711천대, 중고차 수출대수 265천대를 기록하였다. 711천대의 해체, 슈레딩에서 철 568천톤, 알루미늄 46천톤, 구리 7천톤이 회수되었고, 시멘트공장에서의 적극적인 ASR 이용으로 지동차리싸이클링률이 95%에 근접하고 있다. 2007년 4월에는 자동차리싸이클링법(전기 전자기기 및 자동차의 자원순환에 관한 법률)이 제정 공포되고, 2009년 1월부터 본격 시행되었으나 재자원화, 적정처리의 인프라가 미비되고 부정확한 정보관리로 법의 운용이 원활하지 못하다. 정부는 현재 리싸이클링요금 징수를 골자로 하는 자동차리싸이클링법의 수정 보완작업을 서두르고 있다. 끝으로 자동차리싸이클링의 발전과제로 ELV리싸이클링시스템의 모델을 제시하였다.
마그네슘은 최근 자동차 부품, 전자기기 케이스 등으로 사용량이 증가하고 있는데, 아직까지는 마그네슘 부품소재의 사용 수명이 다 되어 발생된 폐기물은 많지 않고, 다이캐스팅 공정 중에서 발생되는 스크랩이 대부분 재활용되며 용해과정에서 드로스(dross)와 슬러지(sludge) 및 기계 가공에서 발생하는 절삭칩 등도 일부 재활용되고 있다. 본 고에서는 최근 몇 년간의 국내 마그네슘의 수요, 생산현황 등 일반 현황을 먼저 살펴보고, 스크랩 발생량과 리싸이클링 현황 및 국내업체의 처리기술들을 조사하였다. 2010년에 국내에서 8,840톤의 마그네슘스크랩을 처리하였으며, 마그네슘 금속 재활용률은 32.5%로 추산되고, 재생마그네슘은 대부분 마그네슘 부품 다이캐스팅용으로 사용되었다.
E-waste(폐전기전자기기, WEEE)는 많은 종류의 금속을 함유한 유가물과 유해물의 복합혼합물로 자원의 유효이용과 환경부하저감을 위해 리싸이클링 처리가 필수로 되어 있다. 특히 최근 레어메탈의 공급제약문제 등으로 도시광산자원 중에서 E-waste의 비중이 높아지고 있다. 한편, E-waste의 리싸이클링산업에 있어서 E-waste의 경제적 가치의 파악은 매우 중요하다. 이와 같은 관점에서 본보에서는 E-waste를 대형가전, 소형가전, 휴대전화기 및 PCB(전자인쇄회로기판, 기판)로 분류해서 경제적 가치를 논하였다.
최근 국내에서 자동차 부품산업 및 전자기기 산업에서 마그네슘 금속의 수요가 증가하고 있다. 본 고에서는 마그네슘 금속 제련에 관하여 원료 광석, 세계 생산량과 상용화 조업중인 기술들을 요약 정리하였으며, 국내 마그네슘 관련 시장현황과 기술동향들을 조사하였다. 마그네슘 제련은 크게 용융염 제련법과 열환원법 두가지로 대별할 수 있으며 이들 기술의 일반적인 현황을 살펴보았다. 또한, 국내에서 수행중인 마그네슘의 용융염 제련 연구에 대하여 간략히 기술하고, 용융염 제련시 발생되는 염소나 염화수소의 회수 및 처리 등 재활용 분야와 관련기술을 소개하고자 한다.
간단한 기하학적 원리에 의해 접촉각을 계산할 수 있는 방안을 모색하였다. 접촉각 측정에 일반적으로 이용되는 기기를 사용하지 않고, 단지 고체 표면의 용액 렌즈가 형성하는 접촉원의 지름과 렌즈의 높이를 측정함으로써 상당한 신뢰성을 가진 접촉각의 크기를 계산할 수 있었다. 이 방법의 신뢰성을 확인하기 위하여 동일한 용액 렌즈에 대해 일반적인 접촉각 측정 장치로 접촉각을 측정하여 그 값들을 상호 비교한 결과 오차 한계의 범위내에서 거의 일치함을 확인하였다.
백금족 금속(Platinum Group Metals, PGMs)은 화학적 저항성은 물론 전기·열전도성이 뛰어나 촉매, 전자기기, 전극, 전기기기, 연료전지, 고온 소재 등 광범위한 응용 분야에 사용된다. 일반적으로 백금족 금속은 구리와 니켈의 황화광과 관련되어 있으므로 백금족 금속의 상대적인 농도에 따라 주산물로 생산되거나 니켈과 구리의 부산물로 생산된다. 특히 이러한 자원들은 남아프리카와 러시아 같은 나라들에 편재되어 있으며, 백금족 금속의 연간 공급량은 500톤 미만이다. 이와 같은 백금족 금속의 한정된 공급량을 고려하면 향후에 백금족 금속의 공급 리스크가 증가할 것이다. 따라서 폐촉매와 같은 2차 자원으로부터 백금족 금속을 회수하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 백금족 금속의 제련 기술과 리사이클링 기술에 대하여 고찰하였다.
유해물질 제한지침(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)로 알려진 특정 유해물질 사용에 관한 규제는 2003년 2월 유럽 연합에서 시행되었다. RoHS는 2006년 7월 1일부터 효력을 발휘하며 이를 위해서는 유럽연합 소속국가에서 법령을 제정하여야 한다. 이 지침은 다양한 전기전자기기의 제조에 있어서 6가지 유해물질의 사용을 제한한다. 이것은 대량 발생하고 있는 유해한 전자기기 폐기물 문제를 해결하기 위해 발의된 법안의 일부이며, 전자제품 재활용에 관한 폐전자기기처리지침(Waste Electrical and Electronic Equipment directive, WEEE)과 밀접한 관계가 있다.
조명기기는 일반적으로 램프벌브 내에 수은을 포함하고 있기 때문에 그대로 폐기하면 환경오염 등을 야기하는 우려가 있다. 한편, 조명기기의 수명은 방전특성의 저하 등에 근거하기 때문에 형광체층의 구성 재료인 형광체는 회수, 재생함으로써 재생형광체로서 재이용할 수가 있다. 또한, 유리벌브를 구성하는 유리재료에 관해서도 재이용이 가능하다. 본 연구에서는 폐조명기기의 재활용기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1977년~2011년까지의 미국, 유럽연합(EU), 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 의해 필터링하였으며 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하여 나타내었다. 폐조명기기로부터 금속을 회수하는 방법으로 산에 침지시켜 희토류 금속을 회수하는 기술이 주종이었으며 무해화 기술은 필터를 이용하여 수은을 제어하는 기술이 대부분이었다.
최근 전자기기의 경박단소화로 페라이트 코아의 사용주파수가 고주파화 되고 있다. Mn-Zn ferrites에서 전력손실은 hysteresis loss, eddy current loss, residual loss로 구성되어 있으며, 500 KHz 이상의 주파수 영역에서는 residual loss가 주도적인 손실을 나타낸다. Induction level이 50 mT 이하인 경우 전력손실은 주파수의 3승 이상에 비례하여 증가한다. 작은 grain과 치밀한 미세구조는 고주파 대역에서 eddy current loss를 감소시킬 뿐만 아니라 자속밀도를 증가시켜 Residual loss역시 억제한다. Resonance frequency와 static permeability를 곱한 값이 큰 시편일수록 고주파 영역에서 낮은 전력손실을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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