천연원료 대체자원 확보를 위한 폐자원 관리방안...

발 간 등 록 번 호

11-1480523-002580-01 NIER-RP2015-341

천연원료 대체자원 확보를 위한

폐자원 관리방안 연구(Ⅲ)

환경자원연구부 자원순환연구과

김우일, 정미정, 정용우, 김민정, 조나현, 김용준, 전태완, 신선경

Study on Management of Industrial Waste for

Alternative Resource of Natural Materials(Ⅲ)

Woo-Il KIM, Mi-Jeong Jeong, Yong-Woo Jeong, Na-Hyeon Cho

Yong-Jun Kim, Min-Jeong Kim, Tae-Wan Jeon, Sun-Kyoung Shin

Resource Recirculation Research Division

Environmental Resources Research Department

National Institute of Environmental Research

2015

목 차❚

i

목 차

목 차 ························································································································ ⅰ

표목차 ························································································································ ⅲ

그림목차···················································································································· ⅳ

Abstract ······················································································································ Ⅴ

Ⅰ. 서 론 ····················································································································· 1

Ⅱ. 연구내용 및 방법······························································································· 3

1. 문헌조사············································································································· 3

2. 조사대사폐기물 및 업체선정········································································· 3

3. 현장조사 및 시료채취····················································································· 3

4. 시료 분석 방법································································································· 4

Ⅲ. 연구결과 및 고찰······························································································· 8

1. 국내외 재활용 용도 및 방법········································································· 8

가. 광재류의 재활용 용도 관련 법 및 관리기준 자료조사······················· 8

나. 광재류 재활용 관련 연구사례조사························································· 10

2. 현장 조사 결과······························································································· 12

가. 광재류 발생 사업장 현장조사································································· 12

나. 광재류 배출 공정······················································································· 13

3. 광재류 유해특성 조사··················································································· 14

가. 일반항목 분석결과 ····················································································· 14

목 차❚

ii

나. 함량 및 용출 결과 ····················································································· 15

다. TCLP 결과 ···································································································· 23

라. 연속회분식용출 결과················································································· 26

4. 천연원료 대체자원으로 이용방안······························································· 30

가. 국내 재활용 기준과 비교 ········································································· 30

나. 재활용 시 고려 사항················································································· 32

다. 비철광재류 관리방안················································································· 33

Ⅳ. 결 론················································································································· 34

참고문헌···················································································································· 36

목 차❚

iii

표 목 차

<Table 1> The list of annual target waste ························································· 3

<Table 2> The target facilities and type of sample ········································· 4

<Table 3> The analysis items and analyzer on samples ·································· 5

<Table 4> Potential uses of residues ···································································· 8

<Table 5> Waste generated during production of non-ferrous metals ······ 10

<Table 6> The waste classification with emission process in company ····· 13

<Table 7> Process flow in non-ferrous slags ··················································· 13

<Table 8> Analysis results for general topics ·················································· 14

<Table 9> The content analysis (1) ···································································· 17

<Table 10> The content analysis (2) ·································································· 18

<Table 11> Analysis of Leaching test (1) ·························································· 20

<Table 12> Analysis of Leaching test (2) ·························································· 21

<Table 13> Composition result of XRF (1) ························································ 22

<Table 14> Composition result of XRF (2) ························································ 23

<Table 15> Analysis (pH, EC) of TCLP and wastes test method ················ 24

<Table 16> Analysis of TCLP (1) ········································································· 24

<Table 17> Analysis of TCLP (2) ········································································· 25

<Table 18> Sequential batch test pH result ······················································ 26

<Table 19> Sequential batch test EC result ····················································· 26

<Table 20> Analysis of Sequential Batch Test ················································· 28

<Table 21> Recycling standard in Korea ··························································· 30

<Table 22> Specified wastes determination reference ···································· 30

<Table 23> Analysis of content (Max, Min, Mean) ·········································· 31

<Table 24> Analysis of Leaching Test result (Max, Min, Mean) ·················· 32

목 차❚

iv

그 림 목 차

<Figure 1> The analysis process of samples ··················································· 5

<Figure 2> Sequential batch test ··········································································· 6

<Figure 3> Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) ····················· 7

<Figure 4> Results of anion (F-, SO42-) in sequential batch test ················· 27

Abstract❚

v

Abstract

Korea is one of the highest resource-and-energy consumers in the world

where 97% of energy and more than 90% of natural materials are imported

from overseas. For natural material, large mounts of slags are generated in

the process of mineral dressing by importing millions of tons of ore, or

recycling waste resources. Recycling standards and methods of steel slag are

prescribed in “Wastes Control Act” and "Act on the Promotion of Saving

and Recycling of Resources". However, the recycling purposes and methods

for non-ferrous slag are permitted for lead, zinc, and aluminum slag, etc., and

only small amounts are recycled. Most of non-ferrous slags are treated by

consigned treatment or landfill. In addition, some non-ferrous slag can cause

environmental pollution when directly recycled in soils, or incur high costs for

disposal or storage of wastes due to its high heavy metal concentrations. If

useful resources are recovered or slags are properly recycled to aggregate or

concrete additives in replace of natural materials, natural resources can be

less consumed. In addition, it is determined that removal of hazardous

components can decrease relevant environmental effects.

In this study, we investigated the characteristics of slags generated in the

process of non-ferrous metal processing or recycling, providing recycling

purposes and methods including useful metal recovery according to the

characteristics of slags, cement and cement additives, and alternatives to

natural aggregates. Content analysis of non-ferrous slag showed the

concentration of metals such as Al and Cu ranging from 1 to 10%, indicating

the necessity to recover the second metals by properly grinding slags and

using economical dress technology. After the recovery of metals, the

remaining residues can be recycled to cement materials, concrete additives

Abstract❚

vi

and construction materials as alternative materials of the natural aggregate.

Hazardous components in the slag can be released by precipitation, which may

cause the secondary environmental pollution. Based on the leaching test result

of slag, rainfall blocking facilities need to be installed to prevent rainfall from

flowing into storage site of slags so that alternative materials can be safely

managed.

Ⅰ. 서 론❚

1

I. 서 론

대량 생산·소비·폐기가 주로 일어나는 현재의 사회경제시스템에서는 자

원·에너지 위기와 환경문제를 극복하기에는 많은 한계가 있다. 이를 해결하기

위해서는 생산, 유통, 소비, 폐기 등 제품의 전과정(Life-cycle)에서 폐기물 발생

을 줄이고, 배출된 폐기물로부터 순환 가능한 자원을 산업시설의 물질순환시스

템으로 되돌려서 천연자원과 에너지 사용을 최소화하는 자원순환사회로 전환

이 시급한 실정이다.

또한 환경부에서 추진하고 있는 「자원순환사회 전환 촉진법」은 순환자원

인정제도 도입을 통한 폐기물 종료(zero-waste), 재활용 활성화를 위해 관리체계

개선, 재활용 가능 자원이 단순 매립되는 것을 방지하기 위해 폐기물 처분

(매립, 소각) 부담금제 도입, 순환자원의 업사이클링(up-cycling), 순환자원 사용

확대를 위한 재정 및 기술적 지원을 포함하고 있다. 이 제정(안)을 국회에 제출하여

지속가능한 자원순환사회로의 전환을 꾀하고 있다. 「폐기물관리법」에서 정한

재활용 방식만 인정하던 현행제도에서 환경과 건강에 유해하지 않다면 재활용

을 전면 허용하는 네거티브(negative)형 재활용 제도로 전환을 준비하고 있다1).

자원순환사회로의 전환은 환경적인 측면뿐만 아니라 부존자원이 빈약한 우

리나라의 자원 생산성을 높이는 경제·산업적인 측면에서도 중요하다. 특히 천

연자원을 대체할 수 있는 순환자원을 확보하여 경제활동에 재투입하고, 투입된

자원이 생산시설 내에서 효율적으로 활용하게 된다면 폐기물로부터 순환자원

을 확보하게 되어 천연자원의 수입량을 줄일 수 있을 것이다.

우리나라는 에너지의 96%, 광물자원의 90% 이상을 해외에서 수입해야 하는

자원과 에너지 다소비 국가이다. 특히 천연광물인 경우 매년 수백만 톤을 원광

으로 수입하여 선광하거나 폐자원을 재활용하는 과정에서 다량의 광재류 폐기

물이 발생한다. 이들 광재류 중 철광재류는 「폐기물관리법」과 「자원의 절약

과 재활용촉진에 관한 법률」에 재활용 기준과 방법이 있다1).

그러나 비철광재류는 재활용 용도 및 방법은 납, 아연, 알루미늄 광재 등에만

제한적으로 제시되어있으며2, 3), 재활용하는 양도 많지 않아 대부분 야적하거나

위탁처리, 또는 최종매립하게 된다. 또한 일부 비철광재류는 중금속 물질 농도

Ⅰ. 서 론❚

2

가 높아 직접 토양에 재활용하거나 매립하게 되면 환경오염을 유발하거나 폐기

물 처리 또는 보관 등 폐기물 관리비용이 많이 소요될 수 있다. 따라서 천연원

료 대신 유가금속 또는 유용자원을 회수하거나 안전처리한 후 천연골재 대체재

또는 콘크리트 첨가제 등으로 적정하게 재활용되면 천연자원의 소비를 줄일 수

있을 뿐만 아니라 온실가스 저감과 유해물질의 제거를 통해 환경에 미치는 영

향도 크게 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

따라서 본 연구에서는 구리, 알루미늄과 같은 비철금속가공 공정 또는 재활

용 공정에서 발생하는 슬래그의 특성을 조사하고, 슬래그의 특성에 따라 유용

금속 회수, 시멘트 및 콘크리트 첨가제, 천연골재 대체재 등의 재활용 용도 및

방법을 제시하고자 한다. 또한 성토재, 도로 기층재 등과 같이 토양에 직접 사

용하는 경우 지하수, 토양, 지표수 등 환경매체에 미치는 영향을 평가하기 위해

용출시험방법을 진행하였다. 아울러 야적된 비철광재류가 강수 또는 지하수 등

과 접촉하였을 경우 유해물질이 용출되어 주변 환경을 오염시킬 수 있기 때문

에 비철 광재류별 물리·화학적인 특성에 따라 빗물이 흘러드는 것을 방지할

수 있는 빗물 배제 시설 또는 차단시설 설치, 처리공정에서 발생하는 분진 및

유해가스 제거, 배출수 처리 등 적정 관리 방안을 제시하였다.

Ⅱ. 연구내용 및 방법❚

3

연 도 1차년도 2차년도 3차년도

폐기물 종류

고로슬래그, 제강슬래그, 인산석고, 티탄석고

탈황석고, 폐석회보오크사이트 부산물

광재류(구리, 니켈, 아연, 망간, 알루미늄)

종수 4종 3종 5종

Ⅱ. 연구내용 및 방법

1. 문헌조사

국내·외 광재류의 재활용용도, 용출시험 방법 및 결과 등 관련 연구사례조

사와 국내·외 광재류의 재활용 관련 법 및 재활용 관리기준에 대하여 조사하

였다. 또한, 현행 폐기물 관리법 시행규칙에 광재류의 재활용 기준 및 재활용

방법은 있으나 배출자의 재활용 용도 및 방법 확대에는 제한적이며, 재활용에

대한 세부내용이 미흡하여 추가 검토가 필요하다.

2. 조사대상 폐기물 및 업체 선정

광종별 수입량과 폐기물 배출량의 순위를 매기고, 배출공정의 유사성, 기존

연구결과를 고려하여 조사대상 폐기물과 대표할 수 있는 배출시설을 선정하였다.

<Table 1>과 같이 1차년도 사업에서 철강슬래그와 인산석고, 티탄석고를 조사

하였고4), 2차년도의 경우 탈황석고, 폐석회, 보크사이트 부산물을 선정하여 조

사하였다5). 이번 3차년도 연구에서는 비철광물 제조공정에서 발생하는 광재류

를 조사하였다.

<Table 1> The list of annual target waste

3. 현장조사 및 시료채취

올바로 시스템의 자료를 참고하여 3차년도에 계획된 광재류나 슬래그에 대한

자료를 토대로 발생량이 높은 업체 목록을 선정하였다6). 이후 업무협조가 가능

한 업체와 연락하여 <Table 2>에 선정된 시설 목록과 업체에서 채취한 시료의


4

광재 종류 시설명 업종(올바로 시스템)광재 발생량(ton/year)

망간

M1 그 외 기타 달리 분류되지 않은 제품 제조업 300,000

M2 그 외 기타 1차 철강 제조업 54,400

M3 제조업 16,000

M4 합금철 제조업 130,000

아연PZ1 연 및 아연 제련, 정련 및 합금 제조업 75,000

PZ2 지정 외 폐기물처리업(제조업) 75,300

납

PZ3 연 및 아연 제련, 정련 및 합금 제조업 7,300

PZ4 기타 비철금속 제련, 정련 및 합금 제조업 4,800

PZ5 연 및 아연 제련, 정련 및 합금 제조업 6,000

알루미늄

A1 알루미늄 압연, 압출 및 연신제품 제조업 28,600

A2 알루미늄 압연, 압출 및 연신제품 제조업 9,370

A3 제조업 회사본부 5,000

A4 알루미늄 제련, 정련 및 합금 제조업 2,400

A5 알루미늄 제련, 정련 및 합금 제조업 2,400

니켈 N1 기타 비철금속 제련, 정련 및 합금 제조업 930,000

구리

C1 동 압연, 압출 및 연신제품 제조업 3,400

C2 동 제련, 정련 및 합금 제조업 1,064

C3 동 제련, 정련 및 합금 제조업 307

종류를 기록하였다. 업체에 방문하여 실제폐기물 배출량과 제조 공정의 단계별

조사를 통해 원료의 투입부터 제품을 만들기까지 과정 중에 어떤 폐기물이 발

생되고 어떻게 처리되는지 그리고 재활용한다면 어떤 방법을 이용하고 있고,

현행 재활용에 대한 요구사항이나 향후 재활용 방향에 대하여 조사하였다.

<Table 2> The target facilities and type of sample6)

4. 시료 분석 방법

광재류(망간, 아연, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)를 재활용하기 위해 폐기물로부

터 용출되거나 함유되어 있는 유해물질 및 폐기물의 특성을 조사하였다. 재활

용 가능성과 폐기물의 재활용성을 평가하기 위한 기초 자료를 얻기 위해

<Table 3>에서와 같이 분석항목을 선정하였고, <Figure 1>의 분석절차에 따라

분석을 하였다7, 8).


5

<Table 3> The analysis items and analyzer on samples

분석 항목기 기

함 량 용 출

Ag, Al, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Se, V, Zn

ICP-AES

CN, Cr6+, F UV-VISHg, As AA

- pH, EC pH/EC meter- F-, Cl-, Sulfate, Nitrate IC

구조 및 조성 XRF, XRD

환경영향에 중요한 인자로 pH를 측정하고 중금속의 경우 ICP-AES를 사용하

여 용출․함량시험을 분석하였다. 그러나 Hg과 As의 경우는 AA, Cr6+는 UV-VIS

를 이용하여 측정하였다.

시료 채취(광재류 6종, 18개 업체)

파쇄 및 분쇄 후 체거름

(용출용 5 ㎜ 이하 / 함량용 300 ㎛ 이하)

용출시험 전처리(폐기물공정시험기준, TCLP, 연속회분식용출)

함량시험 전처리(마이크로웨이브 분해)

pH, 전기전도도(by pH/EC meter) 및

이온성 물질(by IC) 측정

중금속, Hg, Cr6+ 분석

(by ICP-AES, AA, UV/VIS)

계산 및 결과 정리

<Figure 1> The analysis process of samples.


6

용출방법은 크게 3종류로 폐기물공정시험기준, 연속회분식용출 방법, 미국의

Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP)를 이용하여 서로 비교 분석

하였다. 자세한 실험방법은 <Figure 2, 3>에 나타내었다7, 9, 10).

교반기 설치

시료:용매 1:10을 기준으로 시료 75 g + 용매 750 g, RPM 200

1일, 2일, 4일, 8일, 16일, 32일 간격으로 용매 추출

시료+용매의 무게와 같이 용매를 채워 같은 무게로 만든다.

추출한 용매는 0.45 ㎛의 여과지로 여과한다.

여과 후 pH와 EC(전기전도도)를 측정한다.

산분해 0.2 ㎛필터로 여과

ICP 기기분석 IC 기기분석

<Figure 2> procedure of Sequential batch test9).


7

시료 준비( < 9.5 mm, 100 g)

2 L Bottle (Solid:Liquid = 1:20, 2 L의 용매)

Extraction fluid #1(pH < 5.0)

Extraction fluid #2(pH > 5.0)

진탕(30±2 rpm, 18±2 hr)후 여과(0.6 ~ 0.8 ㎛)한다.

여과 후 pH와 EC(전기전도도)를 측정한다.

산분해 0.2 ㎛필터로 여과

ICP 기기분석 IC 기기분석

<Figure 3> Toxicity Characteristic Leaching Procedure(TCLP).

TCLP 시험방법은 pH에 따라 사용되는 용매가 다르다. pH 5 이하 인 경우 증

류수에 아세트산 5.7 mL와 1N NaOH 64.3 mL를 넣고 증류수를 1 L로 채워 pH

4.93±0.05를 만족한 용매를 사용한다. pH 5 이상 인 경우 아세트산 5.7 mL를

넣어 증류수로 1 L로 채운 pH 2.88±0.05를 용매로 사용한다10).

Ⅲ. 연구결과 및 고찰❚

8

잔류물 발생원

관련 금속중간물질 또는

잔류물재활용 또는 재사용 옵션

원료취급 등 전체 금속 먼지, 조각 주요 공정의 공급 원료

용융로전체 금속 슬래그

제련 공정으로 반환슬래그 처리 후 건축용 자재연마제 산업예를 들면, 크롬 금속 생산 시의 슬래그 등 슬래그 일부는 내화 물질로 사용 가능하다

철 합금 풍부한 슬래그 기타 철합금 공정의 원료

변환로 Cu 슬래그 제련소로 재활용

정제로

Cu 슬래그 제련소로 재활용

Pb 부유물 기타 유가금속 재생

유가금속(PM)부유물 및 슬래그

자체 재활용

Ⅲ. 연구결과 및 고찰

1. 국내외 재활용 용도 및 방법

가. 광재류의 재활용 용도 관련 법 및 관리기준 자료조사

비철 금속의 생산시 발생하는 잔류물은 상당부분을 재활용 및 재사용 할 수

있다. <Table 4>에 잔류물의 재활용 및 재사용에 대한 여러 가지 가능성을 요약

하여 나타내었다. 광재류는 국내의 경우 요업제품, 토목·건축자재로 재활용되

고, 국외의 경우 구리 슬래그로부터 구리, 니켈, 코발트 등의 금속회수가 주를

이루고 있다. 구리, 니켈슬래그는 입상바닥재, 제방 충진재, 골재대체재, 광산

뒷채움재, 철도기반재, 그릿 블라스트 연마재, 지붕 입상재, 혼합시멘트제조에

활용되고 있다11-13).

알루미늄을 재활용하는 경우 재활용 처리의 증가로 독성 염슬래그(salt slag,

유해폐기물로 지정) 발생량도 증가하고 있어 이데 대한 폐기물의 안전한 처리

가 필요하다. 특히 염슬래그의 처리와 이용은 환경보호와 자원회수, 매립비용

절감 측면에서 중요하다고 판단된다12).

<Table 4> Potential uses of residues11)


9

잔류물 발생원

관련 금속중간물질 또는

잔류물재활용 또는 재사용 옵션

슬래그처리 Cu 및 Ni정화 슬래그 건축 자재

매트 금속 재생

용해로

전체 금속2차 Al

부유물 처리 후 공정 반환

슬래그 금속 재생

염분 슬래그 금속 염분 및 산화물 재생

전기 정제 Cu

전해액 배출 Ni 재생

양극 잔류물 컨버터로 반환

양극 전물 유가금속 재생

전해 채취 Zn, Ni, Co, PM 사용한 전해액 침출공정에 재사용

융합된 염분 전기분해

Al

Na 및 Li

SPL 침탄제 또는 폐기

잉여 용기 전해액으로 판매

양극 스터브 재생

셀 물질 정화 후 철 회수

증류Hg 잔류물 공정 공급 원료로 재사용

Zn, Cd 잔류물 ISF로 반환

침출

Zn 페라이트 잔류물 액체 폐기 재사용

Cu 잔류물 폐기

Ni Cu/Fe 잔류물 재생, 폐기

황산설비

촉매 재생

산성 슬러지 폐기

약산성 침출 분해 중화

노의 라이닝 전체 금속 내화제 슬래깅제로 사용, 폐기

제분, 분쇄 탄소탄소 및 흑연

먼지기타 공정에서 원료로 사용

산세척 Cu, Ti 사용한 산 재생

건식 저감 시스템

대부분 여과집진기

또는 EP 사용필터 분진

공정으로 반환기타 금속 재생

습식 저감 시스템

대부분 세정기 또는 습식 EP

필터 슬러지공정으로 반환 또는 기타 금속(Hg)의 재생 폐기

배출수 처리 슬러지

대부분수산화물 또는 황화물 슬러지

폐기 , 재사용재사용

동화 알루미나 적색 진흙 액체 폐기 재사용

※ EU 통합환경관리(IPPC) BAT기준서 비철금속 산업(국립환경과학원)


10

EWC-코드 설명유해

폐기물발생원

10 03 00 알루미늄 열 금속 공정에 따른 폐기물

10 03 01 양극 제조 시 폐기물이 함유된 타르 및 기타 탄소 ● 양극소성로

10 03 02 양극 스크랩 Pot room

10 03 03 부유물(skimmings) ● 제련

10 03 04 1차제련 슬래그/백색 산화물(dross) ● 제련

10 03 05 알루미나 분진 제련

10 03 06 양극 제조 시의 탄소 스트립 및 방재 물질 사용 양극 소성로

10 03 07 사용한 로(Pot) 라이닝 ● Pot room

10 03 08 2차 제련 시 염분 슬래그 ● 제련

10 03 09 2차 제련의 흑색 산화물(dross) ● 제련

10 03 10염분 슬래그 처리 및 흑색 산화물 처리에 따른 폐기물

●염분 슬래그 재생 설비

10 03 11 연소 가스 분진 저감공정

10 03 12 기타 입자 및 분진(볼 밀 먼지 포함) 밀링, 저장

10 03 13 가스 처리의 고형 폐기물 저감공정

10 03 14 가스 처리에 따른 슬러지 저감공정

10 03 99 그 외 명시하지 않은 폐기물

나. 광재류의 재활용 관련 연구사례조사

<Table 5>는 유럽의 폐기물 목록화 및 위험 폐기물 목록에 따른 잠재적 폐기

물의 예를 나타낸 것이다. 대부분의 원료는 시멘트, 연마제 제조 및 건축 산업

등 기타 부문과 비철 금속 산업 자체에서 재활용 또는 재사용 된다. 이는 폐기

또는 처리하는 것이 목적이 아니다. 이들은 금속 분리의 결과물로 복합 출처의

순수 금속 재생 및 생산 시 필수적이다. 잔류물에 함유된 원소의 함량 및 수치

는 재사용 가능성에 영향을 미친다. 예를 들어, 양극 전물은 유가금속 재생 시

가능한 원료이다. 잔류물을 폐기물로 지정할 때 이를 감안한다. 현재 EU 법규

에 따라 비철 금속 생산시 발생되는 잔류물은 폐기물로 간주된다. 그러나 비철

금속산업은 수십 년간 여러 잔류물을 기타 공정의 원료로 활용하였고, 금속 작

업의 종합적 네트워크가 수년 간 구축되어 금속 재생을 늘리고 매립되는 폐기

물의 양을 줄이고 있다. 그럼에도 불구하고 생산 설비의 잔류물 및 이러한 원료

의 지정에 따른 문제는 이후 허가 조건에 있어 중요한 역할을 수행하며 기술은

이러한 측면에 집중되는 경향이 있다11-13).

<Table 5> Waste generated during the production of non-ferrous metals11)


11


폐기물발생원

10 04 00 납 열 금속 공정에 따른 폐기물

10 04 01 슬래그(1차 및 2차 제련) ● 제련

10 04 02 skimmings dross 및 skimmings ● 제련

10 04 03 칼슘 비산염(calcium arsenate) ● 저감공정

10 04 04 연소 가스 분진 ● 저감공정

10 04 05 기타 입자 및 분진 ● 보관, 취급

10 04 06 가스 처리의 고형 폐기물 ● 저감공정

10 04 07 가스 처리에 따른 슬러지 ● 저감공정

10 04 08 사용한 라이닝 및 내화제 로

10 04 99 그 이 명시하지 않은 폐기물

10 05 00 아연 열 금속 공정에 따른 폐기물

10 05 01 슬래그(1차 및 2차 제련) ● 제련

10 05 02 dross 및 skimmings ● 제련


10 05 04 기타 입자 및 분진 보관, 취급

10 05 05 가스 처리의 고형 폐기물 ● 저감공정


10 05 07 사용한 라이닝 및 내화제 로

10 05 99 그 외 명시하지 않은 폐기물

10 06 00 구리 열 금속 공정에 따른 폐기물

10 06 01 슬래그(1차 및 2차 제련) 제련

10 06 02 dross 및 skimmings(1차 및 2차 제련) 제련


10 06 04 기타 입자 및 분진 보관, 취급

10 06 05 전해액 정제를 통한 폐기물 ● 탱크 하우스

10 06 06 가스 처리의 고체 폐기물 ● 저감공정


10 06 08 사용한 라이닝 및 내화제 로10 06 99 그 외 명시하지 않은 폐기물10 08 00 기타 비철 열적 금속 공정에 따른 폐기물10 08 01 슬래그(1차 및 2차 제련) 제련10 08 02 dross 및 skimmings(1차 및 2차 제련) 제련10 08 03 가스 처리의 고체 폐기물 저감공정

10 08 04 기타 입자 및 분진분말 금속 공정의 저장, 취급

10 08 05 가스 처리에 따른 슬러지 저감공정10 08 06 사용한 라이닝 및 내화제 노10 08 99 그 외 명시하지 않은 폐기물


12


폐기물발생원

11 02 00 비철 습식 제련 공정에 따른 폐기물 및 슬러지

06 05 01 측면 배출수 처리에 따른 슬러지 배출수 처리

11 02 01 구리의 습식 제련에 의한 슬러지 침출 공정

11 02 02아연 습식 제련의 슬러지(자로사이트, 침철광 포함)

● 침출 공정

11 02 03 수성 전해액 공정의 양극 생산에 따른 폐기물 양극 생산 설비

11 02 04 별도의 명시가 없는 슬러지

※ EU 통합환경관리(IPPC) BAT기준서 비철금속 산업(국립환경과학원)

슬래그의 환경적인 관점은 야적된 슬래그 풍화, 건설자재로 이용, 2차 금속회

수 가공공정이며, 환경에 직접 재활용(도로 노반재, 성토재, 비료 등)에 대한 연

구도 진행할 필요가 있다.

비철슬래그의 주성분은 철과 규소이며, 황산염 산화로 용출액이 산성으로 바뀔

수 있기 때문에 철 슬래그보다 환경에 부정적인 영향을 줄 가능성이 있다12, 14).

슬래그로부터 환경으로 용출되는 물질의 양은 슬래그의 화학조성과 일치하

지 않으며, 특히 용출실험은 슬래그의 장기 환경거동을 예측하는데 활용 할수

있다. 슬래그의 용출실험은 고액비, 용출액의 종류 및 pH, 입경크기, 용출시간

에 따라 용출농도가 다르게 나타난다13-15, 17, 18, 21).

알루미늄염 슬래그는 독성이 있는 유해폐기물로 대부분 유럽국가에서는 매

립 처분을 금지하고, 환경적인 영향을 고려하여 적정방법으로 재활용 또는 가

공하여 처리하게 된다. 또한, 비철광재류 분말은 강산과 반응하여 수소가스를

발생할 수 있고, 유용한 금속을 회수하거나 시멘트, 콘크리트 첨가제, 천연골재

대체재로 재활용 할 수 있다12, 15-20, 22, 25).

2. 현장 조사 결과

가. 광재류 발생 사업장 현장조사

선정된 사업장의 현장조사는 2015년 4월부터 5월까지 진행되었으며, 사업장을

방문하여 폐기물의 발생공정과 발생량, 재활용되는 용도에 대하여 조사하였다.

<Table 6>에 현장조사 결과에 대하여 정리하였다.


13

슬래그 종류

시료번호

주원료광재발생량(ton/년)

재활용 용도 (현재) 배출위치

망간(4건)

M1

망간광석

300,000 보조기층제, 시멘트원료전기로 용해시잔재물

M2 54,400 성토·복토재, 기초보조재M3 16,000 재사용, 시멘트 부원료M4 130,000 자체재활용, 매립골재

아연(2건)

PZ1제강분진

75,000 매립환원철

PZ2 75,300 매립, 환원철(시멘트, 철강)

납(3건)

PZ3폐배터리

7,300 매립장 복토재용융시 잔재물PZ4 4,800 매립/재활용(웨이트재)

PZ5 6,000 매립

알루미늄(5건)

A1알루미늄잉곳

28,600 성토, 복토용

용해시 잔재물A2 9,370 위탁처리A3 5,000 위탁처리A4 알루미늄

스크랩2,400 위탁처리(추출용), 재이용

A5 2,400 위탁처리(추출)

니켈(1건)

N1페로니켈광석

930,000성토재, 골재(콘크리트, 아스콘, 도로용), 사문암 대체재

전기로 용융시잔재물

구리(4건)

C1전기동

3,400 위탁처리(용융추출용)용해주조시 발생

C2 1,064 위탁(파쇄 및 분쇄)C3 307 위탁처리

광재류 광재류 배출 공정도

망간원재료 입고 → 배합조 → 전기로용해 → 분진(집진기) 및 슬래그 → 저장소

아연원료입고(제강분진) → 혼합/성형건조 → 환형로(RHF) → 불순물 분리 → 냉각/회수 → 환원철 광재(DRI)

<Table 6> The waste classification with emission process in company

나. 광재류 배출 공정

<Table 7>에 나타난 광재류 배출 흐름에서 비철광재류는 종류와 관계없이 비

슷한 흐름을 보이고 있다. 망간이나 니켈은 철광슬래그의 제강슬래그의 공정과

같이 전기로 용해시 발생되고, 그 외 아연, 납, 알루미늄, 구리의 경우 용해시

발생되는 잔재물을 냉각 및 회수하여 발생되는 폐기물을 광재로 분류하고 있다.

<Table 7> Process flow in non-ferrous slags


14

슬래그 종류 시료번호 pH EC (mS/cm)

망간

M1-D 9.89 86.30M2-S1 11.41 0.646M2-S2 9.56 95.667M3-T 9.42 72.600M4-P 9.88 191.767

아연PZ1-Z 10.29 9.400PZ2-B 11.74 2.950

납 PZ3-G 13.05 45.767

광재류 광재류 배출 공정도

납원재료입고(폐배터리) → 파쇄 → 분리(PP배출) → 용융 → 불순물 분리 → 냉각/회수 → 저장소(광재)

알루미늄 원료 입고(잉곳) → 용해(반사로) → 분진(집진기)/불순물제거 → 냉각 → 광재

니켈원료(뉴칼레도니아) → 야적 → 건조 → 예비환원 → 전기로 → 용융슬래그 → 파쇄 및 냉각 → 순환수 및 슬래그 분리·운반(Drum Filter) → 저장소

구리 원료 입고(잉곳) → 압축 → 용해주조 → 분진(집진기)/불순물제거 → 냉각 → 광재

3. 광재류 유해특성 조사

비철광재류 망간 4개 업체, 아연 2개, 납 3개, 알루미늄 5개, 니켈 1개, 구리 3

개 업체로 총 18개 업체에서 21개 시료를 채취하였다. 이 조사 대상 시료의 pH,

전기전도도, 중금속의 함량 및 용출, 이온성분을 분석하였다.

가. 일반항목 분석결과

비광재류(망간, 아연, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)에 대한 전기전도도(EC), pH

분석결과를 <Table 8>에 나타내었다. pH의 경우 구리광재류 C3-S에서 pH 7.77로

중성을 나타내었으며 나머지 시료들은 pH 9를 초과(최대 pH 13.22)하는 알칼리

성을 나타냈다. 전기전도도의 경우 망간광재류에서 높게 나타났으며, 이 중

M4-P에서 191.767 mS/cm으로 가장 높았다. 그리고 납과 니켈 광재류에서 상대

적으로 높은 값이 측정되었다.

<Table 8> Analysis results for general topics


15

슬래그 종류 시료번호 pH EC (mS/cm)

PZ4-H1 13.20 61.600PZ4-H2 10.58 0.237PZ5-E 13.22 72.967

알루미늄

A1-N 10.31 61.200A2-W 10.24 9.497A3-R 10.14 4.930A4-H 10.34 1.932A5-D 10.38 5.590

니켈N1-S1 9.65 61.067N1-S2 9.61 47.000

구리C1-P 10.65 0.211C2-T 9.26 23.267C3-S 7.77 0.431

나. 함량 및 용출 분석결과

21개 광재시료를 폐기물공정시험기준에 따라 마이크로웨이브로 전처리하여

각각 함량과 용출시험을 진행하였다. Ag, Hg은 모든 광재류에서 검출되지 않아

표에 나타내지 않았다.

(1) 함량농도

<Table 9, 10>에 함량농도를 나타내었다. 함량의 경우 마이크로웨이브로 전처리

하여 각각의 광재류를 분석하였다. 검출되지 않은 항목은 ND(not detected)로 표시

하였다. 망간광재류의 경우 Al(21,161 ~ 75,542 mg/kg), Ba(154 ~ 10,122 mg/kg),

Ca(91,246 ~ 259,230 mg/kg), Fe(22 ~ 5,500 mg/kg), K(529 ~ 2,915 mg/kg), Mg(20,418

~ 35,678 mg/kg), Mn(8,757 ~ 98,301 mg/kg), Na(1,317 ~ 5,212 mg/kg)으로 이들 항목

은 높은 농도로 나타났다.

아연과 납광재류의 경우 유사한 경향을 보였는데 앞에서 언급한 망간광재류와

동일하게 Al(4,134 ~ 25,845 mg/kg), Ba(247 ~ 5,199 mg/kg), Ca(2,431 ~ 135,566

mg/kg), Fe(112,377 ~ 244,587 mg/kg), K(203 ~ 1,787 mg/kg), Mg(1,034 ~ 17,150

mg/kg), Mn(985 ~ 25,285 mg/kg), Na(3,643 ~ 45,024 mg/kg)를 포함하여 Pb(54 ~

28,684 mg/kg), Cu(406 ~ 2,241 mg/kg), Zn(239 ~ 31,890 mg/kg)농도가 추가로 높게

나타났다. 이 중 주원료인 Pb와 Zn농도에서 뚜렷한 차이를 보였다. 아연광재류에서


16

Pb(54 ~ 3,634 mg/kg)와 납광재류의 Pb(8,917 ~ 28,684 mg/kg) 그리고 아연광재류의

Zn(1,252 ~ 31,890 mg/kg)과 납광재류의 Zn(239 ~ 763 mg/kg)로 각각 주원료 함량이

높게 나타났다.

알루미늄 광재류의 경우 Al(88,375 ~ 267,645 mg/kg) 농도가 다른 광재류보다 높

은 농도를 나타내었다. 또한, Ca(7,414 ~ 18,820 mg/kg), Cr(36 ~ 646 mg/kg), Cu(90

~ 5,538 mg/kg), Fe(7,898 ~ 13,900 mg/kg), K(163 ~ 8,154 mg/kg), Mg(4,363 ~ 53,265

mg/kg), Mn(154 ~ 2,148 mg/kg), Na(7,471 ~ 47,938 mg/kg), Ni(25 ~ 276 mg/kg),

Pb(182 ~ 475 mg/kg), Zn(0 ~ 2,520 mg/kg)이 비교적 높은 농도로 나타났다.

니켈 광재류의 경우 Al(327 ~ 402 mg/kg)와 Ca(502 ~ 628 mg/kg), K(27 ~ 47

mg/kg)는 앞의 광재류 보다 낮게 나타났고, 주원료 항목에서 높게 나타난 것에

비해 Ni은 365 ~ 382 mg/kg으로 상대적으로 농도가 낮게 나타났다. Cr(1,063 ~

2,327 mg/kg), Fe(18,364 ~ 22,953 mg/kg), Mg(68,802 ~ 130,220 mg/kg), Na(1,029 ~

11,966 mg/kg)농도는 상대적으로 높게 나타났다.

구리 광재류의 경우 Cu(83,543 ~ 272,745 mg/kg)의 함량이 상당히 높아 구리회수

등 재활용 가능성이 높다. 그 외 Pb(33 ~ 12,918 mg/kg), Al(263 ~ 33,253 mg/kg),

Ca(1,355 ~ 25,991 mg/kg), Fe(658 ~ 38,014 mg/kg), Mg(502 ~ 42,650 mg/kg), Mn(72

~ 1,147 mg/kg), Na(677 ~ 1,594 mg/kg), Ni(32 ~ 3,643 mg/kg), Zn(1,007 ~ 107,403

mg/kg) 항목들이 높은 농도로 나타났다.

광재류별 Al, Pb 등 유해물질 농도가 높기 때문에 물과 접촉하여 용출될 경우

주변 환경을 오염 시킬 수 있다. 따라서 광재류에 들어 있는 유해물질은 산추출

또는 여러 가지 선광기술을 이용해서 유용금속을 회수 한 뒤 천연 골재 대체재

로 재활용 한다면 환경오염도 줄일 수 있고, 천연 광재류의 채굴 및 광재류 수입

비용도 절감 할 수 있어 경제적이라고 판단된다21-30).

17

<Ta

ble

9> T

he c

onte

nt a

nalysis(1)

(단위

: m

g/kg

)

광재

류시

료번

호CN

Cr6

+Pb

As

Al

Ba

Ca

Cd

Cr

Cu

정량한

계0.2

0.5

4.0

0.10

--

-0.1

--

망간

M1-D

ND

ND

ND

0.78

57,599

.51

6,369.97

129,19

1.76

ND

7.82

ND

M2-S1

ND

0.62

ND

0.48

28,216

.16

154.17

259,23

0.92

ND

3,897.07

37.62

M2-S2

ND

ND

ND

1.31

72,615

.95

7,554.29

91

,246.77

ND

40.68

87.60

M3-T

ND

ND

ND

0.37

75,542

.56

10,122.38

107,46

8.10

ND

ND

2.73

M4-P

ND

ND

ND

0.98

21,161

.35

9,725.16

104,01

3.21

ND

ND

ND

아연

PZ1-

ZND

ND

3,634.60

5.96

6,435.71

516.95

45

,306.05

44.87

498.37

2,24

1.55

PZ2-B

ND

0.83

54.99

33.91

9,384.32

341.29

135,56

6.40

11

.24

853.03

1,31

4.60

납

PZ3-G

ND

ND

15,505.54

5.08

7,928.45

593.07

8,60

1.49

28

.57

107.73

1,08

1.68

PZ4-H1

ND

ND

23,149.58

5.78

4,134.76

355.81

2,43

1.77

550.15

4.39

1,13

4.31

PZ4-H2

ND

ND

28,684.31

3.08

25,845

.08

5,199.24

20

,961.85

49.83

16.77

406.65

PZ5-E

ND

ND

8,917.32

20

3.00

5,873.60

247.95

11

,518.58

17.97

24.57

1,23

4.93

알루

미늄

A1-

NND

ND

326.12

5.96

88,375

.55

132.34

7,91

8.87

ND

149.39

366.64

A2-

W0.60

ND

182.27

2.16

140,246.36

ND

13,716.92

ND

36.34

90.26

A3-R

2.10

ND

475.01

4.88

251,402.22

849.04

7,41

4.92

ND

418.27

4,90

4.04

A4-

H0.37

ND

281.58

3.23

267,645.53

388.99

18

,820.58

ND

454.66

5,53

8.99

A5-

D0.37

ND

374.76

1.99

151,249.27

741.33

16

,288.50

ND

646.22

3,86

8.01

니켈

N1-

S1ND

0.57

17.61

ND

327.55

136.43

62

8.07

ND

2,327.09

ND

N1-

S2ND

ND

21.77

ND

402.75

97.93

502.47

ND

1,063.75

ND

구리

C1-

PND

ND

33.01

1.90

263.98

124.85

1,35

5.38

ND

ND

272,74

5.08

C2-

TND

0.54

12,918.56

0.86

33,253

.95

223.86

25

,991.49

4.67

11.77

83,543.80

C3-S

ND

0.66

711.24

0.92

3,820.47

ND

ND

ND

2,183.96

206,64

3.37


18

<Ta

ble

10> T

he c

onte

nt a

nalysis(2)

(단

위 : m

g/kg

)

광재류

시료번호

FeK

Mg

Mn

Mo

Na

Ni

Se

VZn

정량한

계-

--

--

-0.4

--

1.0

망간

M1-D

1,583.33

2,91

5.18

22,492.79

66,706

.44

ND

1,317.06

ND

ND

7.65

ND

M2-S1

5,500.58

52

9.52

35,678.23

8,757.49

0.35

3,940.87

56.72

10.95

13.01

162.37

M2-S2

2,967.43

2,23

2.59

20,418.50

70,164

.65

ND

3,937.86

5.23

3.98

2.34

ND

M3-T

574.88

2,57

2.86

22,449.72

60,375

.73

ND

3,006.75

ND

3.97

ND

ND

M4-P

22.98

2,72

3.80

24,483.98

98,301

.32

ND

5,212.31

ND

11.40

ND

ND

아연

PZ1-

Z244,587.30

1,78

7.21

17,150.94

25,285

.73

ND

3,643.91

219.92

ND

22.17

31,890

.69

PZ2-B

112,377.39

55

2.97

4,900.71

7,649.91

ND

10,222.59

220.45

1.14

105.53

1,252.89

납

PZ3-G

160,603.81

25

2.94

3,558.21

1,918.24

ND

5,440.70

207.72

46.58

85.87

650.41

PZ4-H1

140,025.87

25

6.46

1,854.45

1,003.28

ND

44,812.76

18.89

44.78

9.39

460.12

PZ4-H2

161,499.25

20

3.06

6,136.90

3,105.80

ND

45,024.15

11.16

6.60

35.17

239.07

PZ5-E

147,720.93

25

6.04

1,034.43

985.81

84.08

20,054.16

55.04

11.16

67.50

763.33

알루미늄

A1-

N7,898.27

8,15

4.85

53,265.75

1,430.30

20.43

47,938.40

25.69

1.07

11.75

ND

A2-

W13,900

.08

1,84

9.56

50,518.43

154.65

22.91

40,211.66

276.29

ND

110.75

ND

A3-R

11,018

.50

163.84

7,838.91

1,305.93

29.31

26,928.78

167.81

0.53

96.19

2,520.12

A4-

H10,924

.94

330.88

4,363.04

1,127.88

12.01

12,611.70

255.33

ND

56.28

2,006.59

A5-

D12,352

.20

245.91

5,668.73

2,148.17

38.72

7,471.12

139.86

ND

75.40

1,783.41

니켈

N1-

S122,953

.01

47.48

130,220.69

1,060.76

ND

11,966.76

365.98

ND

11.60

80.11

N1-

S218,364

.05

27.40

68,802.82

726.26

ND

1,029.81

382.37

0.32

6.46

23.07

구리

C1-

P658.64

64.42

502.31

72

.57

ND

677.83

112.97

0.07

ND

107,403.70

C2-

T38,014

.50

254.93

42,650.43

1,147.41

66.44

1,321.05

32.27

ND

22.30

9,248.04

C3-S

13,172

.58

ND

3,310.96

302.03

9.51

1,594.37

3,643.65

ND

3.71

1,007.26



19

(2) 용출농도(KLT)

용출농도는 폐기물공정시험기준에 따라 전처리한 뒤 각각의 항목에 대해 기

기분석을 통해 나타난 결과를 <Table 11, 12>에 나타내었다. CN, Cr6+, Cr, Mn의

경우 정량한계이하의 농도이거나 불검출되어 항목을 넣지 않았고, 그 외 검출

되지 않은 항목은 ND(not detected)로 표기하여 나타내었다.

먼저 망간광재류의 경우 Ca(3.03 ~ 62.89 mg/L), Na(1.44 ~ 8.90 mg/L),

Cl-(0.08 ~ 30.03 mg/L), SO42-(3.53 ~ 38.15 mg/L)를 제외하고는 미량 검출되거나

불검출 되었다.

아연광재류에서 양이온에서는 Al(3.03 ~ 62.89 mg/L), Ca(5.06 ~ 99.92 mg/L),

K(18.59 ~ 54.41 mg/L), Na(105.79 ~ 302.28 mg/L)로 나타났고, 음이온에서는

F-(ND ~ 3.37 mg/L), Cl-(ND ~ 35.21 mg/L), SO42-(ND ~ 141.884 mg/L)로 나타났다.

납광재류의 경우 Al(0.50 ~ 181.48 mg/L), Fe(0.11 ~ 580.70 mg/L), K(0.09 ~

18.40 mg/L), Mo(0.02 ~ 11.41 mg/L), Na(16.91 ~ 375.71 mg/L), V(ND ~ 4.20

mg/L), NO3-(ND ~ 677.96 mg/L), SO4

2-(ND ~ 18.90 mg/L)으로 검출되었고, 알루

미늄 광재류는 Al(55.94 ~ 215.74 mg/L), Ca(4.54 ~ 55.54 mg/L), K(5.61 ~ 61.70

mg/L), Na(31.17 ~ 224.76 mg/L), F-(ND ~ 89.74 mg/L), Cl-(ND ~ 330.44 mg/L),

NO3-(ND ~ 4.35 mg/L), SO4

2-(2.05 ~ 434.14 mg/L)로 검출되었다. 그 외 항목은

검출되지 않았다.

니켈광재류의 경우 Ca(1.11 ~ 1.74 mg/L), Mg(1.37 ~ 1.75 mg/L), Na(2.95 ~

5.31 mg/L), Cl-(2.35 ~ 5.38 mg/L), SO42-(5.71 ~ 6.61 mg/L)로 다른 광재류 보다

검출된 항목이 적게 나타났다.

구리광재류는 Al(0.14 ~ 3.90 mg/L), Ca(1.54 ~ 20.93 mg/L), K(0.06 ~ 2.11

mg/L), Mg(0.04 ~ 30.40 mg/L), Na(1.77 ~ 25.87 mg/L), F-(ND ~ 2.98 mg/L),

Cl-(ND ~ 6.14 mg/L), SO42-(1.56 ~ 13.92 mg/L)로 검출되어 나타났다.

망간, 아연, 납, 알루미늄, 니켈, 구리 광재류에서 「폐기물관리법」지정폐기

물에 함유된 유해물질 기준보다 낮은 농도로 나타났으나, 광재류의 입도분포,

함량농도, 야적장소의 환경조건 등에 따라 유해물질의 용출특성이 다를 수 있

기 때문에 토양에 직접 재활용하는 경우 컬럼 시험, 장기간 용출시험 등을 추가

하여 용출농도 변화를 검토할 필요가 있다.


20

광재류 시료 Al As Ba Ca Cd Cu Fe K Mg

정량한계 0.04 0.05 0.007 - 0.004 0.006 0.04 1.55 0.001

망간

M1-D 0.36 ND 0.31 9.82 ND ND ND ND 0.89

M2-S1 0.33 ND 0.15 62.89 ND ND ND 2.81 0.30

M2-S2 0.62 ND 0.13 11.75 ND ND ND ND 0.91

M3-T 0.70 ND ND 3.03 ND ND ND ND 0.71

M4-P 2.42 ND 3.24 14.50 ND ND ND ND 0.75

아연PZ1-Z 0.45 ND ND 5.06 ND ND ND 54.41 0.53

PZ2-B 51.06 ND ND 99.92 ND ND ND 18.59 ND

납

PZ3-G 79.07 0.44 ND 0.07 ND ND 1.70 14.24 ND

PZ4-H1 34.90 0.97 1.37 ND 0.05 ND 429.34 18.40 0.02

PZ4-H2 0.50 ND 0.07 0.92 ND ND 0.11 ND 0.01

PZ5-E 181.48 1.12 0.58 1.11 0.07 ND 580.70 15.37 0.01

알루미늄

A1-N 55.94 ND ND 5.19 ND ND ND 61.70 0.20

A2-W 83.64 ND ND 19.57 ND ND ND 31.78 0.04

A3-R 139.64 ND ND 4.54 ND ND ND 5.61 0.11

A4-H 191.07 ND ND 7.86 ND ND ND 9.46 0.01

A5-D 215.74 ND 0.07 55.54 ND ND ND 12.13 0.06

니켈N1-S1 0.06 ND ND 1.11 ND ND ND ND 1.37

N1-S2 0.15 ND ND 1.74 ND ND 0.04 ND 1.75

구리

C1-P 3.90 ND ND 20.93 ND ND ND ND 0.04

C2-T 0.36 ND ND 1.54 ND 0.02 0.04 ND 0.73

C3-S 0.14 ND ND 4.72 ND 0.18 ND 2.11 30.40

<Table 11> Analysis of Leaching test(1) (단위 : mg/L)


21

광재류 시료 Mo Na Se V Zn F- Cl- NO3- SO4

2-

정량한계 - 0.405 - - 0.015 0.1 0.1 0.1 0.5

망간

M1-D ND 1.67 0.00 ND 0.15 0.26 ND 0.27 8.30

M2-S1 ND 3.45 0.02 0.00 ND 0.75 30.03 0.36 38.15

M2-S2 ND 1.44 0.00 ND ND 0.39 1.62 0.40 16.81

M3-T ND 3.64 0.00 ND ND ND 1.28 0.35 3.53

M4-P ND 8.90 0.00 ND ND 2.25 1.22 0.44 7.76

아연PZ1-Z 0.14 302.28 0.00 ND ND ND ND ND 141.88

PZ2-B 2.42 105.79 0.01 ND ND 3.37 35.21 0.33 ND

납

PZ3-G 2.52 375.71 2.11 4.20 0.58 ND ND 677.96 ND

PZ4-H1 2.10 337.08 0.08 0.31 ND ND ND ND ND

PZ4-H2 0.02 16.91 0.01 ND 0.24 ND ND 0.42 18.90

PZ5-E 11.41 52.95 0.17 2.43 ND ND ND ND ND

알루미늄

A1-N 0.03 31.17 0.01 ND ND ND ND ND 2.05

A2-W 0.09 212.33 0.01 ND 0.29 1.27 ND 4.35 434.14

A3-R 0.13 203.75 0.02 ND 0.04 89.74 ND 0.77 56.09

A4-H 0.01 111.81 0.01 ND ND 30.70 330.44 0.55 57.25

A5-D 0.10 224.76 0.03 ND 0.44 ND ND 0.53 86.22

니켈N1-S1 ND 5.31 0.00 ND 0.27 ND 5.38 0.69 6.61

N1-S2 ND 2.95 0.00 ND 0.16 ND 2.35 ND 5.71

구리

C1-P ND 8.45 0.00 ND 0.82 2.98 6.14 0.33 13.92

C2-T ND 1.77 0.00 ND 0.43 ND ND 0.55 1.56

C3-S 0.08 25.87 0.00 ND 0.53 ND ND ND 12.55

<Table 12> Analysis of Leaching test(2) (단위 : mg/L)


22

광재류 시료 Al Ba Ca Cl Cr Cu Fe K Mg Mn

망간

M1-D 7.40 1.40 19.82 0.17 　- - - 3.30 2.98 18.40

M2-S1 　- 　- 40.26 0.26 0.84 - 1.12 0.41 3.74 1.63

M2-S2 11.28 1.26 15.03 0.17 - - 0.75 2.54 3.00 19.71

M3-T 10.54 1.75 18.24 0.17 　- 　- 0.21 2.85 3.18 14.92

M4-P 6.42 1.87 14.82 0.15 - 　- 0.18 3.00 3.27 37.58

아연PZ1-Z 2.59 - 7.13 4.69 0.70 0.31 46.65 2.68 3.58 4.58

PZ2-B 2.68 - 24.27 0.19 0.80 0.28 45.25 0.53 1.14 3.08

납

PZ3-G 0.69 0.71 1.10 0.23 0.27 0.25 35.75 　- 0.87 0.44

PZ4-H1 0.48 0.54 0.55 0.63 0.14 0.20 38.52 　- 0.92 0.21

PZ4-H2 4.41 2.99 2.66 0.23 0.20 0.11 50.63 　- 1.31 0.55

PZ5-E 　- 0.50 1.47 0.26 0.22 0.23 35.04 　- 0.82 0.26

알루미늄

A1-N 15.79 　- 　- 27.33 　- 　- 2.16 14.14 7.54 0.19

A2-W 33.91 　- 2.33 11.12 　- 　- 2.75 1.86 8.97 　-

A3-R 38.09 0.13 1.89 3.89 　 0.87 1.77 0.23 3.99 0.20

A4-H 54.96 　 3.13 0.77 0.11 0.97 2.07 0.53 2.03 0.21

A5-D 38.95 0.14 3.51 4.07 0.13 0.76 2.61 0.41 3.96 0.36

니켈N1-S1 1.87 　- 1.33 0.24 1.28 　- 12.06 　- 18.94 0.52

N1-S2 1.85 　- 1.31 0.21 1.27 　- 12.01 　- 19.74 0.50

구리

C1-P 1.49 　- 0.49 0.25 　- 15.21 0.12 　- 1.11 　-

C2-T 10.61 　- 5.08 0.16 2.16 13.53 21.63 0.49 7.50 0.28

C3-S 2.73 　- 0.88 0.26 3.36 35.59 3.91 0.76 20.58 0.11

(3) XRF 측정 결과

XRF(PANalytical, NL/Epsilon 3-XLE)를 이용한 조성비 분석결과를 <Table 13,

14>에 나타내었다. 망간광재류의 경우 Ca(14.82 ~ 40.26 %), Mn(1.63 ~ 37.58 %),

Si(14.17 ~ 20.21 %)로 주원료인 Mn을 포함한 총 3항목들이 높은 값을 보였다.

아연과 납광재류의 경우 Fe(35.04 ~ 50.63 %)로 높은 값을 보이고 있고 납광재

류에서 Na(7.21 ~ 22.28 %), S(5.38 ~ 20.60 %)의 함유량이 높은 값을 나타내었

다. 알루미늄 광재류의 경우 주원료인 Al(15.79 ~ 54.96 %)의 조성비가 가장 높

게 나타났고, 니켈광재류는 Si(27.33 ~ 27.47 %), Mg(18.94 ~ 19.74 %), Fe(12.01

~ 12.06 %)가 그리고 구리광재류는 Zn(67.28 %), Cu(13.53 ~ 35.59 %)가 높은 조

성비로 나타났다.

<Table 13> Composition result of XRF(1) (단위 : %)


23

광재류 시료 Na Ni P Pb S Si Sn Sr Ti Zn

망간

M1-D 　- 　- 0.42 　- 0.54 20.21 　- 0.31 0.30 　-

M2-S1 　- 　- 0.36 　- 0.94 17.25 　- 　- 0.47 　-

M2-S2 0.53 　- 0.44 　- 0.58 19.50 　- 0.33 0.41 　-

M3-T 0.63 　- 0.43 　- 0.66 19.42 　- 0.47 0.21 　-

M4-P 　- 　- 0.38 　- 0.57 14.17 　- 0.26 0.29 　-

아연PZ1-Z 4.50 　- 0.59 0.77 1.80 6.10 　- 　- 0.20 7.06

PZ2-B 　- 　- 0.48 　- 2.35 7.09 　- 　- 0.19 0.36

납

PZ3-G 17.07 　- 0.41 0.90 15.28 2.07 1.16 　- 　- 0.15

PZ4-H1 20.77 　- 0.39 2.73 20.60 2.42 0.72 　- 　- 0.11

PZ4-H2 7.21 　- 0.50 3.41 5.38 10.84 0.84 　- 0.18 　-

PZ5-E 22.28 　- 0.42 1.15 18.65 1.67 1.02 　- 　- 0.15

알루미늄

A1-N 9.60 　- 0.44 　- 0.86 3.35 　- 　- 2.25 　-

A2-W 4.63 　- 0.53 　- 1.04 1.60 　- 　- 0.18 　-

A3-R 2.21 　- 0.56 　- 0.24 4.79 　- 　- 0.92 0.50

A4-H 1.19 　- 0.59 　- 0.20 11.71 　- 　- 0.32 0.33

A5-D 2.56 　- 0.58 　- 0.65 3.98 　- 　- 0.46 0.49

니켈N1-S1 　- 0.11 0.52 　- 　- 27.33 　- 　- 　- 　-

N1-S2 　- 0.10 0.52 　- 　- 27.47 　- 　- 　- 　-

구리

C1-P 　- 　- 0.58 　- 　- 0.59 　- 　- 　- 67.28

C2-T 　- 0.27 1.86 3.10 　- 12.93 1.36 　- 0.55 5.35

C3-S 　- 0.77 1.19 0.17 　- 14.46 0.25 　- 0.11 0.57

<Table 14> Composition result of XRF(2) (단위 : %)

다. TCLP 결과

폐기물공정시험기준의 용출방법(KLT)으로 용출한 결과중 상대적으로 농도가

높은 시료를 대상으로 TCLP방법으로 용출하였을 때 결과를 비교하고자 하였다.

모든 시료에서 pH 5를 초과하여 TCLP의 용매는 pH 2.88±0.05로 사용하였다.

(1) 일반항목

광재류를 TCLP방법으로 용출하여 pH와 EC(전기전도도)를 측정하여 KLT의

결과와 비교하여 <Table 15>에 나타내었다. pH의 경우 TCLP 용매를 pH

2.88±0.05로 사용하여 KLT 보다 낮게 나타났고, 전기전도도(EC)의 경우 KLT

보다 TCLP에서 낮게 나타났다.


24

광재류 번호TCLP KLT

pH EC (mS/cm) pH EC (mS/cm)

망간M2-S1 8.51 5.99 11.41 0.646

M4-P 7.02 5.47 9.88 191.767

납PZ4-H1 12.95 22.1 13.20 61.600

PZ5-E 13.11 29.3 13.22 72.967

알루미늄A3-R 4.87 4.69 10.14 4.930

A5-D 4.86 5.14 10.38 5.590

니켈N1-S1 3.27 0.447 9.65 61.067

N1-S2 3.28 0.449 9.61 47.000

구리C1-P 6.64 4.57 10.65 0.211

C3-S 4.95 3.36 7.77 0.431

광재류 Al As Ba Ca Cr Cu Fe K Mg Mn

정량한계 0.04 0.05 0.007 - 0.007 0.006 0.04 1.55 0.001 -

M2-S1 0.15 ND 1.40 1,406.17 ND ND ND 3.64 98.84 7.00

M4-P 9.69 0.01 17.61 448.55 ND ND ND 5.81 79.53 261.59

<Table 15> Analysis(pH, EC) of TCLP and Wastes test method

(2) 분석결과

TCLP분석결과를 <Table 16, 17>에 나타내었다. 앞에서 분석한 KLT의 분석

결과와 비교하였다. 검출되지 않은 항목은 ND(not detected)로 표기하였다.

먼저 망간, 알루미늄, 니켈, 구리광재류의 경우 검출된 모든 항목에 대해서

KLT의 분석결과 보다 높은 농도가 나타났다. 납광재류의 경우 Na와 음이온

(Cl-, NO3-, SO4

2-)을 제외하고 KLT결과 보다 오히려 TCLP 분석결과가 더 낮은

농도로 나타났다.

<Table 16> Analysis of TCLP(1) (단위 : mg/L)


25

광재류 Al As Ba Ca Cr Cu Fe K Mg Mn

정량한계 0.04 0.05 0.007 - 0.007 0.006 0.04 1.55 0.001 -

PZ4-H1 5.05 0.63 1.06 0.25 ND ND 367.09 11.20 0.10 ND

PZ5-E 59.23 1.13 0.68 2.64 ND ND 507.43 9.82 0.12 0.01

A3-R 449.18 0.12 5.52 194.19 0.06 0.08 61.32 2.84 130.15 2.21

A5-D 330.31 0.10 2.19 381.60 0.06 ND 42.50 6.85 93.25 2.96

N1-S1 0.15 ND ND 1.13 0.32 ND 5.08 ND 18.14 0.22

N1-S2 2.18 ND 0.01 4.56 0.22 0.01 9.43 ND 17.62 0.36

C1-P 0.26 ND 0.14 28.14 ND 0.46 0.25 ND 1.59 0.71

C3-S ND ND 0.94 65.80 1.40 404.47 86.86 3.10 562.78 2.64

광재류 Mo Na Ni Pb Se V Zn Cl- NO3- SO4

2-

정량한계 - 0.405 - 0.04 - - 0.015 0.1 0.1 0.5

M2-S1 0.01 14.15 0.02 ND 0.01 0.01 ND 21.42 6.10 58.46

M4-P ND 14.84 ND ND 0.39 ND 0.04 ND ND 5.81

PZ4-H1 0.80 598.38 ND ND ND 0.25 0.06 2.66 0.45 1.19

PZ5-E 4.98 548.44 ND ND ND 1.17 0.32 53.33 0.54 ND

A3-R ND 231.08 0.07 0.06 ND 0.05 1.71 ND ND ND

A5-D ND 226.38 0.01 ND ND 0.01 ND ND ND 0.53

N1-S1 ND 2.80 0.93 0.88 0.02 ND 0.03 ND ND ND

N1-S2 ND 1.82 1.60 1.53 ND ND 0.09 ND ND ND

C1-P ND 6.48 0.07 0.08 ND 0.00 542.74 ND ND ND

C3-S ND 33.16 6.46 6.23 ND 0.00 14.35 ND ND ND

<Table 17> Analysis of TCLP(2) (단위 : mg/L)


26

광재류 1일차 2일차 4일차 8일차 16일차 32일차

BK 5.82 5.76 5.89 5.96 5.75 5.73

M4-P 9.47 9.37 8.92 8.56 8.36 8.06

PZ5-E 13.51 13.15 12.72 12.25 11.25 11.81

A5-D 10.63 10.41 10.38 10.51 10.43 10.35

N1-S2 8.13 7.85 8.10 7.81 7.42 7.72

C1-P 9.83 9.30 7.97 7.54 7.37 7.30

라. 연속회분식용출 결과

(1) 일반항목

일반항목으로 pH와 전기전도도(EC)의 결과를 <Table 18, 19>에 나타내었다.

pH와 EC 모두 시간이 흐름에 따라 점차 감소하는 경향을 보이고 있다. pH의

경우 pH 9.47, 13.51, 10.63, 8.13, 9.83에서 pH 8.06, 11.81, 10.35, 7.72, 7.30으로

감소하였다. EC의 경우 PZ5-E, A5-D을 비교하면 1일차 (60.00, 5.12 ㎳/㎝)에서

32일차(6.33, 0.54 ㎳/㎝)로 약 10 %가 감소하였다.

<Table 18> Sequential batch test pH result

<Table 19> Sequential batch test EC result

광재류(단위)

1일차 2일차 4일차 8일차 16일차 32일차

BK(uS/cm)

2.05 1.91 2.55 1.69 2.35 2.14

M4-P(uS/cm)

156.2 80.1 79.6 90.1 106.5 113.2

PZ5-E(mS/cm)

60.0 23.4 10.82 4.97 3.95 6.33

A5-D(mS/cm)

5.12 0.872 0.550 0.578 0.552 0.543

N1-S2(uS/cm)

40.8 8.52 6.93 8.17 8.59 8.34

C1-P(uS/cm)

147.7 45.1 42.3 42.9 43.8 39.8


27

(2) 분석결과

KLT의 분석결과에서 비교적 높은 농도를 나타낸 광재를 대상으로 연속회분

식용출을 진행하여 <Table 20>에 나타내었다. 대부분의 분석결과는 <Figure 4>

에서 보는 바와 같이 1일차에는 높은 농도를 보이던 항목들이 32일이 지나고

그 농도가 현저하게 감소한 것을 볼 수 있었다. Na의 경우 PZ5-E에서 1일차

541.63 mg/L에서 32일차 345.85 mg/L로 다른 항목들에 비해 시간에 지남에 따

라 감소하는 경향이 작게 나타났다. <Figure 4>에서와 같이 불소와 황산염 이온

농도를 측정한 것은 비철광재류를 환경에 야적하였을 때 강수(강우 또는 강설),

지표수 등의 물과 반응하게 된다. 불소와 황산염 이온 등과 같이 지하수 이용에

영향을 줄 수 있는 이온성분의 용출특성을 파악하기 위해 측정하였다. 용출시

험액과 접촉한 후 2일 이내에 대부분 최대로 용출되기 때문에 비철광재류가 야

적된 지역에서는 초기 유출수가 지하수, 지표수 수질에 영향을 주지 않도록 야

적된 광재류에 비가림시설, 우수배제로 설치 등 적정하게 관리할 필요가 있다.

(1) F- (2) SO42-

<Figure 4> Results of anion(F-, SO42-) in sequential batch test

28

광재

류번

호Al

As

Ba

Ca

FeK

Mg

Mn

Mo

Na

VZn

F-Cl-

NO

3-SO

42-

정량

한계

0.04

0.05

0.00

7-

0.04

1.55

0.00

1-

-0.40

5-

0.01

50.1

0.1

0.1

0.5

M4-P

1일차

1.71

ND

2.39

16.72

ND

ND

0.76

0.04

ND

8.26

ND

ND

1.84

1.09

ND

12.92

2일차

0.97

ND

4.09

9.83

ND

ND

0.31

0.04

ND

1.84

ND

ND

0.62

0.20

ND

3.70

4일차

0.66

ND

5.01

8.97

ND

ND

0.34

0.12

ND

1.74

ND

ND

0.52

0.23

ND

2.70

8일차

0.09

ND

6.50

9.80

ND

ND

0.43

0.40

ND

1.97

ND

ND

0.45

0.32

ND

2.01

16일

차ND

ND

9.06

9.96

ND

ND

0.59

1.98

ND

1.99

ND

ND

0.37

0.15

ND

1.32

32일

차ND

ND

12.39

8.05

ND

ND

0.47

2.25

ND

2.59

ND

ND

0.38

0.14

ND

1.00

PZ5-E

1일차

139.37

1.39

1.11

2.16

89.78

16.11

ND

ND

6.32

541.63

1.85

0.05

ND

ND

ND

2.62

2일차

55.66

1.41

0.35

1.37

13

2.25

4.32

0.02

ND

3.88

467.26

0.92

0.16

ND

27.26

0.44

0.68

4일차

31.95

0.84

0.59

0.60

67

3.06

2.05

0.21

0.14

0.62

385.59

0.95

0.26

1.07

11.69

0.18

0.62

8일차

38.49

0.74

0.18

0.85

58.37

ND

0.14

0.18

0.19

254.87

0.85

0.07

ND

ND

ND

ND

16일

차20.32

0.14

0.04

0.81

11.49

ND

0.02

0.02

0.03

257.22

0.09

0.02

ND

ND

ND

ND

32일

차31.61

0.12

ND

0.85

ND

3.78

ND

ND

0.03

345.85

0.06

ND

ND

0.22

0.13

ND

A5-

D

1일차

243.19

0.09

0.33

38.07

ND

11.72

0.02

ND

0.09

296.07

ND

ND

35.80

ND

0.20

72.77

2일차

115.39

0.05

0.27

26.71

ND

ND

0.05

ND

0.03

60.31

ND

ND

15.33

117.55

0.17

14.16

4일차

88.75

ND

0.15

15.94

ND

ND

0.05

ND

0.05

31.19

ND

ND

11.60

21.47

0.38

20.40

8일차

85.83

ND

0.05

8.11

ND

ND

ND

ND

0.11

31.80

ND

ND

9.93

15.12

0.13

41.06

16일

차51.34

ND

0.02

2.98

ND

ND

ND

ND

0.14

25.79

ND

ND

6.99

13.73

0.80

50.73

32일

차32.21

ND

ND

1.58

ND

ND

ND

ND

0.16

28.70

ND

ND

7.18

7.91

0.67

49.19

<Ta

ble

20> A

nalysis

of S

eque

ntia

l ba

tch

test

(

단위

: m

g/L)


29

광재

류번

호Al

As

Ba

Ca

FeK

Mg

Mn

Mo

Na

VZn

F-Cl-

NO

3-SO

42-

정량

한계

0.04

0.05

0.00

7-

0.04

1.55

0.00

1-

-0.40

5-

0.01

50.1

0.1

0.1

0.5

N1-S2

1일차

ND

ND

ND

2.01

ND

ND

0.75

ND

ND

2.09

ND

ND

0.14

3.19

ND

5.25

2일차

0.11

ND

ND

0.22

ND

ND

0.23

ND

ND

0.17

ND

ND

ND

ND

ND

ND

4일차

ND

ND

ND

0.23

ND

ND

0.29

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

8일차

ND

ND

ND

0.32

ND

ND

0.32

ND

ND

ND

ND

ND

ND

0.16

ND

ND

16일

차ND

ND

ND

0.34

ND

ND

0.31

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

32일

차ND

ND

0.02

0.56

ND

ND

0.47

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

C1-P

1일차

1.86

ND

0.05

15.76

ND

ND

0.02

ND

ND

8.62

ND

ND

2.90

2.97

ND

11.80

2일차

0.04

ND

0.02

6.95

ND

ND

0.01

ND

ND

0.54

ND

0.03

0.43

0.82

ND

1.25

4일차

ND

ND

0.02

7.30

ND

ND

0.05

ND

ND

ND

ND

0.37

0.35

0.59

ND

0.76

8일차

ND

ND

0.02

5.73

ND

ND

0.08

ND

ND

ND

ND

4.27

0.31

0.66

ND

ND

16일

차ND

ND

0.01

3.65

ND

ND

0.10

ND

ND

ND

ND

7.82

0.25

0.47

ND

ND

32일

차0.04

ND

ND

3.51

ND

ND

0.15

ND

ND

ND

ND

6.66

0.29

0.19

ND

ND



30

구분 시멘트(클링커)제조시 재활용 콘크리트용 골재 등요업제품의

원료

항목철 대체원료

철 외의 대체원료

동 슬래그

아연 슬래그

동슬래그

아연슬래그

그 외용출농도(mg/L)

함량농도

Pb 1,000 150 3,200 7,000 3,200 7,000 1,000 0.100 400Cu 3,000 800 10,000 14,000 10,000 14,000 3,000 0.500 200Cd 60 50 100 60 100 60 60 0.030 12As 500 50 900 500 900 500 500 0.050 20Hg 2 2 2 2 2 2 2 0.001 16Cr6+ - - 0.050 12CN - - 0.050 120

항목Hazardous Characteristic

KLT TCLP

Pb 3.0 5.0Cu 3.0 -Cd 0.3 1.0As 1.5 5.0Hg 0.005 0.2Cr6+ 1.5 -CN 1.0 -Cr - 5.0

4. 천연원료 대체자원으로 이용방안

가. 국내 재활용 기준과 비교

용출 및 함량분석결과를 “폐기물관리법 시행규칙 별표5의2, 폐기물의 재활

용 기준 및 구체적인 재활용방법, 2015” 에 제시된 재활용기준을 <Table 21>

에 나타내었다. 그리고 <Table 22>에 지정폐기물 판정기준인 용출농도를 나타

내어 광재류의 용출농도와 비교하고자 하였다2, 3. 41).

<Table 21> Recycling standard in Korea (단위 : mg/kg)

<Table 22> Specified wastes determination reference (단위 : mg/L)

국내 재활용 기준과 <Table 23>의 함량농도와 비교하였다. 망간과 니켈광재

류의 경우 시멘트(클링커)제조와 콘크리트용 골재, 요업제품의 원료의 기준보다

현저히 낮은 농도를 보이고 있다.


31

비철광재류 CN Cr6+ Pb As Cd Cr Cu

망간

최대 ND 0.62 ND 1.31 ND 3,897.07 87.60

최소 ND 0.62 ND 0.37 ND 7.82 2.73

평균 ND 0.62 ND 0.78 ND 1,315.19 42.65

연 및아연

최대 ND 0.83 28,684.31 203.00 550.15 853.03 2,241.55

최소 ND 0.83 54.99 3.08 11.24 4.39 406.65

평균 ND 0.83 13,324.39 42.80 117.11 250.81 1,235.62

알루미늄

최대 2.10 ND 475.01 5.96 ND 646.22 5,538.99

최소 0.37 ND 182.27 1.99 ND 36.34 90.26

평균 0.86 ND 327.95 3.65 ND 340.98 2,953.59

니켈

최대 ND 0.57 21.77 ND ND 2,327.09 ND

최소 ND 0.43 17.61 ND ND 1,063.75 ND

평균 ND 0.50 19.69 ND ND 1,695.42 ND

구리

최대 ND 0.66 12,918.56 1.90 4.67 2,183.96 272,745.08

최소 ND 0.54 33.01 0.86 4.67 11.77 83,543.80

평균 ND 0.60 4,554.27 1.23 4.67 1,097.86 187,644.08

아연광재류의 경우 아연 제련과정에서 발생한 아연슬래그는 시멘트(클링커)

제조와 콘크리트용 골재로 재활용하는 기준 이하의 농도를 보였다. 납광재류의

경우 현재 우리나라 재활용기준인 시멘트(클링커)제조, 콘크리트용 골재, 요업

제품의 원료의 재활용기준을 초과하여 재활용하기 전에 분석할 필요가 있다.

알루미늄광재류의 경우 요업제품의 원료뿐만 아니라 시멘트(클링커)제조, 콘

크리트용 골재의 재활용기준과 비교하여 Pb와 Cu의 함량농도 기준을 초과하였

지만 A2-W의 경우 모든 기준에 적합하게 나타났다.

구리광재류의 경우 Cu함량농도가 8 % ~ 27 %로 높게 나타나 <Table 21>에

제시한 재활용 방법 보다는 파쇄, 분쇄, 자력분리, 부상, 용출, 배소 등과 같은 선광

기술을 이용하여 금속을 회수하는 방법이 보다 좋은 선택이라 판단된다12, 32-40).

<Table 24>에 보여준 용출농도는 <Table 22>에 제시한 유해폐기물 판정기준과

비교하였다. TCLP와 KLT의 용출농도 대부분 유해폐기물 판정기준보다 현저히

낮은 농도 또는 검출되지 않았지만, <Table 17>에서의 TCLP 분석결과를 보면

C3-S의 Pb항목이 기준 5 mg/L를 초과하여 6.5 mg/L로 나타났다.

<Table 23> Analysis of content(Max, Min, Mean) (단위 : mg/kg)


32

비철광재류 Cr6+ As Cd Cr Cu Fe

망간

최대 0.027 ND ND 0.014 ND 0.013

최소 0.027 ND ND 0.014 ND 0.002

평균 0.027 ND ND 0.014 ND 0.007

연 및아연

최대 ND 0.226 0.072 ND ND 580.696

최소 ND 0.008 0.045 ND ND 0.000

평균 ND 0.089 0.058 ND ND 202.368

알루미늄

최대 ND 0.010 ND ND ND 0.033

최소 ND 0.009 ND ND ND 0.007

평균 ND 0.010 ND ND ND 0.018

니켈

최대 0.022 ND ND 0.030 ND 0.045

최소 0.022 ND ND 0.030 ND 0.021

평균 0.022 ND ND 0.030 ND 0.033

구리

최대 ND ND ND ND 0.179 0.036

최소 ND ND ND ND 0.019 0.013

평균 ND ND ND ND 0.099 0.027

<Table 24> Analysis of Leaching test result(Max, Min, Mean) (단위 : mg/L)

나. 재활용 시 고려해야 할 사항

슬래그(광재)는 먼저 광재류 중 유용금속의 함량이 높은 경우 분쇄, 선별, 용

해 등의 선광기술을 이용하여 2차 금속을 회수한 후 남은 잔류물을 파쇄하여

시멘트 부원료로 이용하거나 적정용도에 맞게 가공하여 천연골재를 대체하는

건설자재로 재활용해야 한다. 또한, 미국, 멕시코 등에서는 고속도로 건설시 환

경에 직접 사용되는 도로기반재, 노반재 등으로 재활용하고 있으며23, 27), 국내

토양환경, 기상조건 등에 따라 환경에 직접 재활용하는 방법에 대해서 추가적

인 연구가 필요하다.

본 연구에서 선정된 비철광재류(망간, 아연, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)에서 납

광재류의 경우 용출 후 0.2 ㎛의 필터로 여과하여도 먹물과 같은 검정색이 남아

있는 것을 확인하였다. 납광재류를 토양에 직접 사용할 경우 용출액이 검정색

을 띄기 때문에 우수의 차단과 지하수 또는 하천수와 인접하지 않는 곳에서 사

용하여야 한다.


33

알루미늄 광재류의 경우 물과 접촉하면 염소이온이 용출되고 수소, 암모니아,

메탄, 황화수소를 함유한 독성가스가 방출된다12). 재활용시 이에 대해 고려해야

하고 보다 상세하게 파악하기 위해서는 추가적인 연구도 필요하다. 비철광재류

를 토양에 직접 사용할 경우 강수, 지하수 또는 하천수와 접촉하면 유해물질이

유출될 수 있기 때문에14) 주변 토양과 지하수에 영향을 주는지를 판단하는 추

가적인 연구가 선행되어야 한다.

다. 비철광재류 관리방안

비철슬래그를 야적할 경우 넓은 대지면적이 필요하고, 2차 금속회수 또는 골

재 대체재 등의 유용한 자원이 폐기될 우려가 있다. 그리고 비철금속 슬래그의

경우 주성분은 철과 규소이며, 황산염 산화로 용출액이 산성으로 바뀔 수 있기

때문에 철 슬래그보다 환경에 부정적인 영향을 줄 가능성이 있다고 사료된다.

광재류에 포함된 유해물질이 강수 등에 용출되어 수질오염 및 2차 환경오염을

일으킬 수 있기 때문에 슬래그 용출 특성 시험결과를 참고하여 필요시 빗물이

흘러들지 않도록 우수를 차단하거나 또는 배제시설을 설치하여 폐자원을 안전

하게 관리할 필요가 있다.

염슬래그는 염화나트륨과 염화칼륨으로 구성된 융제(flux)를 용융하는 과정

(smelting process)에 첨가하여 금속 산화를 방지하고 장입물(charge)로부터 불

순물을 제거하고 난 후 발생된다. 염 슬래그는 다량의 수용성 화합물을 함유하

고 있어 강수 또는 지하수와 접촉하면 염소이온이 물속으로 용출되어 수소, 암

모니아, 메탄, 황화수소, 포스핀(phosphine)등을 함유한 독성가스(noxious gas)를

방출한다. 따라서 알루미늄 염 슬래그는 유해 폐기물로 대부분 유럽국가에서는

매립처분을 금지하고 있으며12, 17, 18, 32, 34) 환경영향을 고려하여 적정방법으로

재활용 하거나 가공해야 한다.

2차 알루미늄 1톤을 생산할 때 0.5톤의 염슬래그가 발생하기 때문에 재활용

에 따른 독성 염슬래그 발생량도 증가하고 있어 염슬래그의 안전한 처리가 필

요하다. 이와 같은 염슬래그의 처리와 재활용은 환경보호 뿐만아니라 자원회수

및 매립비용 저감에도 중요하다12).

Ⅳ. 결 론❚

34

Ⅳ. 결 론

본 연구는 총 3차년도 사업으로 1차년도에는 철강슬래그, 인산·티탄석고, 2

차년도에는 탈황석고, 폐석회, 보크사이트 잔재물(적토)를 연구하였다. 본 연구

는 3차년도 사업으로 비철광재류(망간, 아연, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)에 대해

천연원료 대체재로 폐자원 관리방안을 연구 하였다.

1. pH의 경우 구리광재류 용출액에서 pH 7.77로 중성을 나타냈으나 나머지

시료들은 pH 9 ~ 13.22로 강한 알칼리성을 보이고 있다. 따라서 토양에 직접

재활용 할 경우 중화하고, pH 변화를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있다.

2. 망간, 니켈, 아연광재류의 함량 및 용출 결과는 우리나라 재활용 기준보다

낮은 농도로 나타나 시멘트(클링커)제조와 콘크리트용 골재, 요업제품의

원료로 재활용이 가능할 것으로 판단된다. 그러나 알루미늄 광재류의 경우

Pb와 Cu의 함량농도가 우리나라 재활용 기준을 초과하였으며, 금속회수

등 다른 전처리를 추가하여 오염물질 농도를 저감시킨다.

3. 구리광재류의 경우 Cu함량농도가 8 % ~ 27 %로 높게 나타나 시멘트(클링

커)제조와 콘크리트용 골재, 요업제품의 원료로 재활용하는 것 보다 분쇄

한 후 황산 등으로 구리를 추출 하는 방법, 고온처리와 로스팅 후 열수 용

출이 더 좋은 방안이라고 판단된다. 납광재류의 경우 현행 폐기물 관리법

재활용 기준인 시멘트(클링커)제조, 콘크리트용 골재, 요업제품의 원료기준을

초과하였기 때문에 재활용 하기전 납광재류에 대한 시료분석을 선행한다.

4. TCLP와 폐기물공정시험결과 용출농도는 지정폐기물기준 보다 낮거나 검출

한계 이하로 나타났다. TCLP용출농도결과의 구리 광재류 1개 시료에서

Pb항목이 기준 5 mg/L를 초과하여 6.5 mg/L로 나타나서 재활용하기 전에

광재류를 분석하여 용출농도를 확인할 필요가 있다.

Ⅳ. 결 론❚

35

5. 납광재류 용출액은 0.2 ㎛의 필터로 여과하여도 먹물과 같은 검정색을 나타

내고 있다. 납광재류를 토양에 직접 사용할 경우 용출액이 색도를 나타내기

때문에 우수의 차단과 지하수 또는 하천수에 인접하지 않는 곳에 사용되어야

한다. 알루미늄 광재류의 경우 물과 접촉하면 염소이온이 용출되고 수소, 암

모니아, 메탄, 황화수소를 함유한 독성가스가 방출된다. 이에 대한 추가적인

연구와 재활용시 고려되어야 한다. 비철광재류를 토양에 직접 사용할 경우

강수, 지하수 또는 하천수와 접촉하면 유해물질이 유출될 수 있기 때문에 주

변 토양과 지하수에 영향을 주는지를 먼저 판단할 수 있는 연구가 필요하다.

6. 비철 광재류의 함량 조사 결과 Al, Cu등 농도가 1 ~ 10 %로 나타나 광재류

를 적정하게 분쇄하고 파쇄, 분쇄, 자력분리, 부상, 용출, 배소 등과 같은 경

제적인 선광기술을 이용하여 2차 금속을 회수할 필요가 있다. 금속 회수 후

남은 잔류물을 적정용도에 맞게 가공하여 시멘트 부원료, 콘크리트 첨가제

등으로 이용하거나 천연골재를 대체하는 건설자재로 재활용해야 한다. 또

한, 국내 토양환경, 기상조건 등에 따라 환경에 직접 재활용하는 방법에 대

해서 현장 적용성 평가 연구도 병행하여야 한다.

7. 비철슬래그를 야적할 경우 넓은 대지면적이 필요하고, 2차 금속 또는 골재

대체재 등의 유용한 자원이 폐기될 우려가 있다. 그리고 비철금속 슬래그의

경우 주성분은 철과 규소이며, 황산염 산화로 용출액이 산성으로 바뀔 수

있기 때문에 철 슬래그보다 환경에 부정적인 영향을 줄 가능성이 있다고

사료된다. 광재류에 포함된 유해물질이 강수 등에 용출되어 수질오염 및 2

차 환경오염을 일으킬 수 있기 때문에 슬래그 용출 특성 시험결과를 참고

하여 필요시 빗물이 흘러들지 않도록 우수차단 또는 배제시설을 설치하여

폐자원을 안전하게 관리하여야 한다.

8. 비철광재류의 재활용 및 처리 과정에서 분진, 금속화합물, 폐수, 유해대기

오염물질이 발생할 수 있기 때문에 현장 주변을 지속적으로 모니터링 하고

필요시 작업자의 건강보호를 위해 개인보호 장비를 착용하도록 한다.

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