폐기물 자원순환 연구로 녹색강국의 대한민국 만들겠다
폐주물사 세라믹 담체 제조와 에너지자원물질 회수기술 개발에 박차
폐주물사 처리 고민에 대한 해결방안 제시
자동차산업이나 조선 산업에 사용되는 기초소재의 일종인 주물의 국내 생산량은 2010년 1,568,078톤으로 전년도에 비해 약 7.5% 증가되었다. 주물생산에 반드시 필요한 주형은 한 번 사용하면 이를 해체하기 때문에 이용할 수 없으며, 주형을 구성했던 주물사는 폐주물사라 하여 사업장 폐기물로서 취급받게 된다. 주물공장에서 폐기되는 폐주물사 발생량은 2010년도 기준 약 170여만 톤이 된다. 폐주물사 처리는 약 80%가 재활용되고 20%정도가 매립되고 있으나 2007년도부터 폐주물사를 부원료로 재활용하던 시멘트에 대한 유해성 논란이 심각하게 부각되었으며 이로 인하여 유해성이 없는 폐주물사 재활용 방안이 필요하게 되었다.
경기대학교 환경시스템공학과 이승희 교수는 “주물공장에서 발생하는 폐주물사를 외부로 폐기처리하기 보다는 환경보호와 자원절약을 위해 반드시 이를 재생처리하여 재활용할 수 있도록 해야 한다”며 “폐주물사를 재생처리하면 재생사나 다른 원료로 재활용이 가능한 만큼 산업폐기물로 분류하기보다는 고사(Used sand)로서 다시 자원으로 재생시켜 활용한다면 환경적으로나 경제적으로 많은 피해나 손실을 줄일 수 있을 것”이라고 강조했다.
경기대학교의 이승희 교수는 친환경 세라믹 담체 제조에 대한 연구를 수행하여 폐주물사의 재활용 방안을 개발하였고, 이를 통해 에너지 절감 효과와 더불어 폐자원 리사이클링이라는 두 마리 토끼를 잡는데 성공해 폐주물사 처리에 대한 해결방안을 제시하고 있다.
이 교수는 “주물사 세라믹담체 제조가 폐주물사의 재활용 해법”이라며 “이를 위해 전처리공정, 혼합공정, 성형공정, 소결공정에 다른 담체의 특성을 지속적으로 연구해 왔다”고 밝혔다. 연구 결과 폐주물사와 하수슬러지, 황토를 이용해 친환경 세라믹 담체를 제조하는데 성공한 이 교수는 “황토는 원적외선방사, 살균, 흡착 등의 효능을 가지고 있고, 이 기능에 의해 환경물질 저감을 목적으로 황토 담체가 개발되어 하수처리장에 일부 사용되고 있다”며 “그러나 황토담체는 가격이 비싸고 시장이 난립되어 활성화하지 못하고 있는 실정”임을 전했다. 이 교수 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 폐주물사와 황토, 하수슬러지의 특성을 파악한 뒤 분쇄-건조-선별 과정을 거쳐 이를 혼합-성형-소결하는 연구를 수행하였고 마침내 경제성과 안정성을 확보한 친환경 세라믹 담체 제조에 성공한 것이다. 이 교수가 개발한 폐주물사와 하수슬러지에 의해 제조된 세라믹 담체는 폐소재에 따른 원료비 부담이 없다는 점이 큰 장점이고, 이를 통해 경제성까지 확보할 수 있어 큰 반향을 일으켰다.
석유를 대체하는 재생 청정연료에 대한 실마리 제공
현재의 에너지원으로 큰 비중을 차지하는 석유는 머지않은 장래에 고갈될 것으로 예상되고 있으며, 1978년 말부터 시작된 제2차 석유 파동과 최근의 고유가 상황을 계기로 세계 각국에서 바이오매스 이용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이승희 교수는 ‘탄화공정을 통한 에너지자원물질 회수 기술 개발’에 대한 연구개발로 폐기물을 이용한 재생에너지 확보에 역점을 두고 연구를 진행하고 있다. ‘탄화공정을 통한 에너지자원물질 회수 기술’은 바이오매스(Biomass)를 탄화기술에 접목하여 재생에너지 물질 확보하는 것으로 유기성 폐기물의 자원화 및 재활용을 활성화하고 특히 산화·환원 반응인 Nucleophile 반응을 활용하여 유해물질인 염소와 황 화합물을 제거하여 청정 탄화물질을 제조하는 것이다.바이오매스란 에너지원으로 이용되는 식물, 미생물 등의 생물체를 일컫는 것으로서, 유기성 폐기물을 바이오매스 에너지원으로 이용하면 폐기물을 안전하게 처리함과 동시에 재생에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 적은 비용으로 에너지 확보도 가능하고 경쟁력 있는 재생에너지 기술 확보도 가능하다.
이 교수는 “탄화장치 내 환원분위기를 유지하여 공기 유입이 차단된 저온 탄화장치시스템을 개발함으로써 경제성을 확보하고 탄화물의 발열량과 연료성을 향상시켜 고형 연료제품 2등급을 만족하는 청정 재생에너지 물질이 제조 가능하다”며 기술의 우수성에 대해 설명했다.
이 교수의 연구는 국내 재생에너지원의 확보로 신재생에너지 보급목표인 1차 에너지의 4.3%(2015년) 달성에 적극적으로 기여할 것으로 보이고, 폐자원 활용으로 저비용 에너지화 기술 확립과 경쟁력 있는 에너지원 확보로 대체에너지 보급 확대 정책에 부응하는 환경안정성이 보장된 지속가능한 기술로 사용이 가능하다는 평가다. 또한 바이오매스 자원화 및 에너지화 기술 개발로 화석연료 대체효과 증대로 인한 외화 절감 효과 및 CO2 등 온실가스 감축 효과로 에너지 분야의 국가 경쟁력 확보에 일등공신의 역할을 담당할 것이라 기대되고 있다. 이 기술은 음식폐기물과 하수슬러지, 축산폐기물, 폐목재 등 유기성 폐기물에 적용이 가능하고 폐기물의 자원화와 바이오매스의 재생에너지화 산업 활성화로 온실가스 감축으로 저턴소 녹색성장에 기여하며, 석유를 대체할 수 있는 대체 연료로도 활용이 가능해 관련 학계와 산업계의 이목을 집중시키고 있다.
이승희 교수, (사)한국바젤포럼 공동대표 취임
1976년 이탈리아 소베소에서 발생한 다이옥신 유출사고 때 증발한 폐기물이 1983년 그린피스에 의해 프랑스의 한 마을에서 발견되면서 국제적인 문제로 대두되었던 사건이 있다. 1987년 6월 ‘유해폐기물의 환경적으로 건전한 관리를 위한 카이로 지침과 원칙’이 채택되었고, 1989년 3월 카이로 지침을 바탕으로 스위스 바젤에서 세계 116개국 대표가 참석한 가운데 바젤협약이 채택되었으며, 1992년 5월 5일 협약이 발효되었다. 유해폐기물에 대한 국제적 이동의 통제와 규제를 목적으로 하는 바젤협약에 한국은 1994년 3월에 가입하였고, 관련 국내법인 ‘폐기물의 국가 간 이동 및 그 처리에 관한 법률’이 5월부터 시행되었다.바젤협약 당사국으로서 국가 간 이동 유해폐기물의 효율적 관리와 유해폐기물 관련 협약 이행에 대한 국제적 위상을 제고하기 위해 (사)한국바젤포럼이 올해 출범하며 이승희 교수가 오길종 국립환경과학원 부장과 공동대표로서 직무를 수행하게 되었다. 150여 명의 회원으로 출발한 한국바젤포럼은 바젤협약과 관련한 국내·외 정보를 수집하고 교환함으로써 산·학·연, 정부 및 민간 각계가 정보를 공유할 수 있는 인적네트워크를 구축하고, 수출입 폐기물의 국가간 이동에 대한 연구를 수행하며, 국내외적으로 바젤협약에 대응하는 한국의 대표 창구로서의 역할을 수행하게 된다.