붙임 1)

소각재 재활용 연구발표 내용 요약

【 발표 제목 및 발표자 】

❍ 소각재 처리현황 및 재활용을 위한 조사분석 연구 : 마포자원회수 김동식 소장

❍ 국내․외 소각재 연구동향 및 전처리 연구       : 서울시립대 이재영 교수

❍ 소각바닥재의 도로보조기층재 재활용 연구        : 명지대학교 이병하 교수

❍ 시멘트원료로 소각재 재활용의 문제점        : 한일시멘트 이형우 부장

❍ 소각재 재활용을 위한 현실적 제한점 및 연구      : 한국지자원 안지환 박사

◆ 발 표 자(1) : 마포자원회수시설 김동식 소장

◆ 발 표 제 목 : 소각재 처리현황 및 재활용을 위한 조사분석 연구

□ 서울시 소각재 발생 및 처리현황(2013년)

❍ 발생량 : 137,476톤/년(소각량의 17.7%)

- 바닥재 111,347톤/년(14.3%), 비산재 26,129(3.4%)

❍ 처리량 : 137,476톤/년(바닥재 20.7% 재활용, 비산재 100% 매립)

□ 바닥재 성분 및 재활용 기준 비교

❍ 한국은 반입폐기물중 종이가 많아 CaO가, 외국의 경우 SiO2가 주성분임

- 외국은 강도와 내마모성이 좋아 유럽은 숙성하여 중금속 안정후 도로보조기층제로 사용

❍ 중금속 용출농도가 계절이나 성상에 따라 상이하고 구리, 납 등이 초과한 사례 있음

❍ 외국 바닥재 재활용 기준

- 덴마크 : 사용용도에 따라 3가지 기준으로 분류

- 프랑스 : 중금속 용출농도가 낮은 바닥재는 즉시 도로건설에 사용, 기타 숙성후 결과에

따라 재활용 또는 매립조치

- 독  일 : 도로건설에 있어 2가지 용출기준 적용

- 이태리 : 시멘트, 복토, 제방 등 재활용을 위한 용출기준과 함량기준

- 일  본 : 환경기준, 토양환경기준, 특별관리매립기준치 등의 기준

- 미  국 : 아스팔트 도로포장시 입도분리, 금속분리, 혼합, 숙성 등 규정

□ 바닥재 재활용 사례

❍ 미  국 : 바닥재와 비산재 분리하지 않고 아스팔트 포장시 골재 대용으로 사용

❍ 캐나다 : 매립장내 도로건설 자재로 활용

❍ 일  본 : 시멘트원료, 충전재, 노반재, 아스팔트 충전재로 사용

❍ 독  일 : 60% 이상 도로기초건설자재, 도로소음방지재, 매립장 복토재로 사용

❍ 네덜란드 : 90%이상 제방 및 도로기층재로 사용

❍ 덴마크 : 90% 이상 제방 및 도로기층재로 사용

❍ 프랑스 : 45% 가량이 도로건축물로 재활용

□ 조사분석 결과

❍ 생활폐기물 수거시 사전분리를 잘하여 중금속 재활용 기준 준수 필요

❍ 바닥재 입경별 용출시험결과 5~13mm 바닥재는 중금속용출기준 이내이며 5mm 이하는 별도 처리 필요

❍ 바닥재 용매 추출과 숙성으로 중금속 용출농도 낮출 수 있음

□ 결 론

❍ 바닥재를 수수료 없이 매립장 복토재로 반입 사용 필요 (환경부 정책반영)

❍ 국내실정에 맞는 재활용 공정 보급과 재활용사업 연구지원 필요

❍ 바닥재 입자크기에 따른 구분 관리 필요

- 2mm 이상 재사용, 2mm이하는 시멘트 원료로 활용

❍ 바닥재 재활용 법적기준 재검토 필요

❍ 중앙정부와 지자체 재활용 제품구매지원, 국토개발프로그램 연계 활용방안

마련 등 필요

◆ 발 표 자(2) : 서울시립대학교 이재영 교수

◆ 발 표 제 목 : 국내·외 소각재 연구동향 및 전처리 연구

□ 소각 바닥재 재활용 현황

❍ 국 내

- 바닥재를 활용 건축용 벽돌, 기와 등을 생산 재활용업체가 있으나 대부분 폐업

- 양산, 고양 자원회수시설 1600℃로 용융시켜 도로공사용 골재로 무상 제공

- 재활용을 위한 연구는 활발하게 진행하고 있으나 실제 상용화는 미미함

❍ 국 외

- 미국은 아스팔트 도로포장용으로 주로 재활용, 소각재 재활용이 상용화 단계

- 일본은 소각재를 처리하고 재활용하는 기술수준은 세계 최고 수준이며 용융처리슬래그는 충전재, 노반재, 아스팔트 충전용으로 사용하고 시멘트 원료화 기술도 상용화 단계, 소각재내 중금속 회수 기술도 축척

- 독일은 소각바닥재를 도로포장시 재활용

- 프랑스는 바닥재의 절반 이상을 토목 건설용으로 재활용

- 영국은 소각시설 발생 잔류물 매립원칙이나 기업 및 정부에서 개발 추진 중

- 네덜란드는 바닥재의 90% 이상 재활용하고 있으며 도로나 제방기재로 사용

□ 소각 바닥재 재활용 연구 동향

❍ 국 내

- 2000년대 초반부터 바닥재에 대한 물리화학적 특성 및 평가 연구와 재활용  방안과 재활용을 위한 바닥재 전처리 연구가 다수 진행중

❍ 국 외

- 1990년부터 꾸준히 연구가 이루어지고 있으며 ’90년대 후반에는 바닥재에 대한 물리화학적 특성 및 광물학적 특성연구가 주를 이루었으나, ’00년대 초반부터 재활용가능성을 평가하고 방안 구축 연구가 활발하나 유럽의 경우 각 나라별 소각재 특성에 맞는 재활용 방안과 기준을 확립 중에 있음

□ 시립대 연구 소개

❍ 서울시 자원회수시설 바닥재 재활용을 위한 전처리에 관한 연구 추진 중

- 연구기간 및 내용 : ‘14년 4월 ~ 12월, 재활용 기준충족을 위한 전처리 연구

◆ 발 표 자(3) : 명지대학교 이병하 교수

◆ 발 표 제 목 : 소각바닥재의 도로보조기층재 재활용 연구

□ 외국의 재활용 사례

❍ 유럽과 영국의 경우 소각재 재활용이 활발하게 진행 중이며 특히 덴마크, 독일,

영국, 네덜란드, 프랑스가 활발함

❍ 네덜란드는 2011년 98%를 재활용과 에너지화 하였으며 매립은 2%에 불과

□ 바닥재 재활용 활성화 방안

❍ 명확하고 실용적인 법규가 필요

❍ 금속, 비금속 선별 등을 통한 품질 향상 및 유지 필요

❍ 정확한 특성 파악후 데모프로젝트를 통한 경험 축척과 인식 전환 필요

□ 바닥재 원료화 공정

❍ 바닥재 수거 → 체가름(금속류 분리) → 분쇄 → 압축 → 건조

□ 도로 보조기층재 제조 공정

❍ 분쇄 바닥재와 카오린을 분쇄 혼합 → 수분 제거(필터프레스) → 건조케익

소성(전기가마) → 입도조정 → 도로보조기층재 생산

□ 바닥재로 제조한 도로보조기층재 결론

❍ 도로보조기층재 생산시 최적 조성은

- 바닥재 : 핑크카오린 = 76:24, 최적 소성온도는 1120℃임

❍ 서울시와 같이 교통량이 집중되고 동결현상이 많은 도로에서는 도로보조기층재의

역할이 크므로 개발 도로보조기층재 사용량이 매우 클 것으로 기대됨

❍ 양질의 바닥재가 만들어 질 수 있도록 분리수거 개선 필요

- 중금속 용출 감소

❍ 바닥재 사용 제품은 판매용이 아닌 서울시나 관급공사에서 소비될 수 있는

제품이 적합함

◆ 발 표 자(4) : 한일시멘트 이형우 부장

◆ 발 표 제 목 : 시멘트원료로 소각재 재활용의 문제점

□ 시멘트산업의 폐자원 활용 필요성

❍ 생산량의 약 1.5배의 대량 광물자원이 소요로 자원고갈 우려

❍ 에너지 비용이 제조원가의 약 50%로 대량의 화석연료와 전력이 필요

❍ 전세계 온실가스 약 5%를 배출하는 온실가스 다량 배출업종

❍ 천연광물 보존, 산업부산물 효율적인 처리 및 기후변화 협약 대응을 위하여

폐자원의 재활용이 필요함

□ 시멘트산업의 국내·외 재활용 현황

❍ 유럽, 일본 등은 오래전부터 폐기물을 대체자원으로 재활용하였고 우리나라는 1990년 중반부터 폐기물을 대체자원으로 재활용

❍ 일본 시멘트 산업의 경우 대체자원 재활용량은 시멘트 톤당 486kg이며 우리나라는

362kg 으로 일본의 약 75% 수준임

- 2013년 재활용총량 470만톤

□ 시멘트 대체자원 반입기준

❍ 시멘트 품질관리 차원과 폐기물 재활용 규정 관리에 따라 알칼리, 염소, 중금속

함량에 대하여 법적 규제를 받음

□ 생활폐기물 소각재 재활용 문제점

❍ 시멘트 제조공정 트러블 발생 및 품질을 저하시키는 알카리 함량이 높음

❍ 콘크리트 타설시 철근부식을 유발시킬 수 있는 염소(Cl) 함량이 높음

❍ 시멘트 소성로 사용관리 기준상 생활폐기물 소각재의 중금속 함량이 높음

□ 결론(생활폐기물 소각재의 시멘트 원료화 처리방안)

❍ 알카리성분 검토결과 서울시 소각 바닥재 전량 시멘트 원료화 처리가능

❍ 염소, 중금속 성분 검토결과 기준 만족을 위해서는 외부 가공처리 필요

- 시멘트 반입원료와 혼합공정을 통한 원료화 처리 가능

❍ 소각재 대량 재활용을 위해서는 법적기준 재정립과 KS규격 제정 필요

- 소각재에 대한 시멘트소성로 폐기물관리기준 재정립 필요

- 일본 JIS 에코시멘트와 같은 신규 KS 에코시멘트 제정 필요

◆ 발 표 자(5) : 한국지질자원 연구원 안지환 박사

◆ 발 표 제 목 : 소각재 재활용을 위한 현실적 제한점 및 연구

□ 생활폐기물 소각재 등 무기성 폐기물 연구성과

❍ 국외 SCI급 학술지 논문 120편 게재, 국내외 특허 80건

❍ 국내 에너지기술혁신(ETI) 분야 자원, 대체자원화 기술 세계적 성과 창출

❍ 무기성 폐기물의 자원화 연구(’00~’09), 온실가스 탄산화를 통한 생활폐기물 등

무기성 폐기물 순환자원화 및 CO2 고정화 공정실증화 연구사업 수행(환경부 ; ’09~’12)

- 무기폐기물 재활용을 위한 원천기술 확보, 소각바닥재 안정화처리 실용화 기술개발

❍ 현재 싱가포르정부로부터 폐기물자원화, 에너지화를 위한 공동연구중

□ 생활폐기물 소각 바닥재의 재활용 필요성

❍ 건설폐기물(재활용율 90%), 철강슬러지(102%)에 비하여 재활용율이 4%에 불과

□ 생활폐기물 소각 바닥재의 복합처리시스템 개발

❍ 공 정

- 전처리공정(파쇄 및 입도분류) → 탈염공정(수세 등) → 금속선별(자력)

→ 이산화탄소 포집(배가스 사용) → 탄산화공정(습식 및 건식 병행)

❍ 효 과

- 자력선별후 철류 98% 회수, 수세를 통해 소각재내 염소 80% 제거

- 탄산화 반응을 통해 염소 90% 이상 제거, 난용성염 제거

※ 소각바닥재 재활용시 문제가 되는 염소와 중금속 안정화를 이루었으며 이를

통해 골재 대체재, 시멘트 원료화 가능 결론(일본 동경도와 공동수행)

❍ 국제화 협력성과

- 홍콩 환경부와 기술협력 및 양도, 대만 환경부 초청강연, 말레이시아와 MOU 체결

□ 순환자원화 실증 플랜트 구축 및 운영

❍ 인천수도권매립지내 폐기물 5만톤 처리규모로 ’12.11~’13. 4 기간중 폐기물 6,078톤 처리, CO2 360톤 포집, 도로보조기층재 현장 살포 및 안정성 실험

- 순환자원화를 통한 수익모델 구축, 온실가스를 활용한 처리기술 해외이전 사업화