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3 제출문 환경부장관귀하 본보고서를 열적재활용과물질재활용의환경성 경제성평가를통한재활용방법개선방안연구 의 최종보고서로제출합니다 년 10 월 한국환경정책 평가연구원 원장박태주

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5 연구진 연구기관 : 한국환경정책 평가연구원 연구책임자 이희선 ( 한국환경정책 평가연구원연구위원 ) 연구참여자장기복 ( 한국환경정책 평가연구원연구위원 ) 주현수 ( 한국환경정책 평가연구원연구위원 ) 손명희 ( 한국환경정책 평가연구원연구원 ) 위촉연구자 민달기 ( 가천의과학대학교교수 )

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7 요약문 1. 제목 열적재활용과물질재활용의환경성 경제성평가를통한재활용방법개선방안연구 2. 연구배경및목적 자원재활용은산업활동과일상생활에서배출되는모든물자를대상으로하여자연으로폐기하지않고원형그대로원료나제품으로다시사용하는방법, 단순가공이나수리를거쳐제품으로재활용하는방법, 완전히재가공하여산업원료로재활용하든지이를그대로또는단순가공또는완전가공을거쳐에너지원으로사용하는방법등모든행위를포함할수있다. 폐플라스틱과폐타이어는물질재활용과열적재활용을통해서활발하게재활용되어야하며, 이를위해서정부는두방법이효율적이고균형있게발전되도록여러가지정책적인지원방안을강구하고있다. 특히 TDF의경우는원형또는 chip형태로시멘트킬른에서의다량처리로폐타이어의건전한처리에중요한역할을담당하였으며, 새로이고려되고있는철심을제거한 chip형태로열병합발전으로의사용도폐타이어의건전한처리에일익을담당하리라기대된다. 그러나이와같은열적재활용으로만폐타이어를재활용할경우물질재활용을촉진하고자하는정부정책이실효를거두기어렵다는측면이있어열적재활용과물질재활용을적절한비율을유지해야할필요성이대두된다. 자원의절약과재활용촉진에관한법률 별표 4에따르면, 폐타이어는 2008년까지는바목의방법으로재활용하는양이총재활용의 80% 이하이어야하며, 그이후에는 70% 이하일것으로규정하고있다. 또한합성수지재질포장재 (PET 및 EPS는제외 ) 는라목및바목의방법으로재활용하는양의합계가총재활용양의 70% 이하로제한하고있다. 폐타이어와폐합성수지 (PET와 EPS는제외 ) 는물질재활용을보호하기위해서는열적재활용에대한사용비율의제한이필요하지만현재의상황과같이에너지문제가심각한경우에도열적재활용을일정비율로제한하는것이적정한가에대한분석을통해물질재활용과열적재활용의균형있는발전을이루고자하는노력이필요하다. 본연구에서는폐타이어, 폐합성수지 (PET 및 EPS 제외 ) 및폐윤활유를대상으로하여물질재활용과열적재활용에대한환경성및경제성평가를통해각품목의재활용방법에대한개선사항을제시하고적정열적재활용사용제한비율도출등제도개선방안을제시하고 - i -

8 자하였다. 3. 연구내용및범위 본연구는합성수지재질포장재, 타이어, 윤활유를대상으로하여 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에서정의한재활용방법별로환경성 경제성평가를통해재활용방법의개선방안을제시하고, 적정한열적재활용의제한비율을도출하는등제도의개선방안을주된내용으로한다. 연구내용을정리하면다음과같다. 첫째, 품목별로열적재활용과물질재활용의재활용방법별공정분석을통해생산또는재활용시배출되는제품 부산물 유해물질의정량적 정성적환경영향평가를한다. 둘째, 재활용과정에서투입되는자원과에너지비용, 재활용제품의재활용가치와대체효과, 재활용후폐기되는제품 부산물의처리비용등비용편익분석을통한경제성을평가한다. 셋째, 현행물질재활용의실태파악및실적조사등물질재활용여건분석을통한물질재활용의무달성여부를검토하고, 품목별로물질재활용의활성화방안을제시한다. 넷째, 선진국 ( 미국, 일본, 유럽 ) 의열적재활용및물질재활용의현황을분석하고, 열적재활용사용비율제한등의재활용방법별정책추진사례를분석한다. 다섯째, 열적재활용과물질재활용의환경성 경제성평가를통해각품목별로재활용방법에대한적정열적재활용제한비율도출및제도개선방안을제시한다. 4. 연구결과및결론 4.1. 재활용방법별환경성및경제성평가환경성평가는품목별로열적재활용과물질재활용의재활용방법별공정분석을통해생산또는재활용시배출되는제품 부산물 유해물질의정량적 정성적환경영향평가를한다. 폐타이어를재활용하는 4가지방법은기계적분쇄방법, 냉동분쇄방법, 폐기물에너지전환, 시멘트클링크에서의대체연료방법이다. 각공정의환경성을평가 비교하기위해생애주기영향평가 (Life Cycle impact assessment) 를이용하여가능한환경적인관련성및중요성을보다잘구별하기위해유입과유출데이터를조사한뒤, 환경성에대한영향은수학적지표 (Eco-Indicator'95) 를사용한다. 환경보호, 인간건강, 자원고갈에대한각공정의환경 - ii -

9 성평가는모두음의값 (negative value) 로이것은각공정이가지는회피효과에기인한다. 폐플라스틱의재활용방법을물질재활용과열적재활용방법으로나누어환경성분석을하였다. 폐플라스틱을물질재활용하는방법과 RPF, 열분해및유화, 고로연료화에대한환경성분석이시행되었으며, 폐타이어와같은방법으로유입과유출데이터를비교 분석하였다. LCA를통한폐플라스틱재활용방법에대한환경성결과를환경영향범주에따라분석한결과, 지구온난화가가장큰영향을미치는범주로나타났다. 오존층파괴, 산성화, 발암성등의나머지환경영향범주는미비한것으로나타났다. 폐윤활유는재활용공정에서만들어져왔던제품을대체하기위해원유를순수한윤활유제품으로가공하는방법과시멘트킬른에서화석연료로사용하는방법이있다. 이 2가지재활용방법에대한 CO 2 의배출및에너지사용에대한환경부하를연구했다. CO 2 배출및전체적인에너지활용도에서시멘트킬른에서의처리가폐윤활유를폐윤활유제품으로가공처리하는경우보다환경부하가 60% 정도낮게나타났다. 경제성평가는재활용과정에서투입되는자원과에너지비용, 재활용제품의재활용가치와대체효과, 재활용후폐기되는제품과부산물의처리비용등비용편익분석을통한경제성을비교 분석하는것이바람직하나, 이는과도한자료를요구하는방대한작업이며, 본연구범위를벗어나므로대략적인분석을시도하여일반적인경향만을분석하였다. 또한, 수거운반업체로부터물질재활용업체와열적재활용업체에공급되는폐타이어가격은동일하다는가정하에경제성분석을실시한다. 폐타이어의물질재활용의경우고무분말을이용하여생산한제품에대한손익은조사가되었으나, 고무분말을생산하기위한총비용편익은업체의내부사항으로자료협조를얻지못했다. 물질재활용업체에서고무분말판매가로제시한것은실제시중에서판매되는고무분말의가격과현저한차이가있다. 총비용은 처리량 고무분말수율 고무분말판매단가 가되며, 톤당처리단가는 ( 총수입-총비용 )/ 처리량 을적용하였다. 이로부터얻어진값은현실적으로적용하기에는매우높은값이어서비교를위해참고로얻었을뿐이를사용하지는않았다. 열적재활용의경우폐타이어톤당처리단가는 5,055원 / 톤이다. 폐플라스틱의재활용방법에따른경제성분석은폐플라스틱의수집 운반비용, 선별비용, 재활용비용을산정하여실시한다. 폐플라스틱을재활용할경우 565~1,195천원 / 톤의직접비용이투입되지만, 간접편익이최소 2,680천원 / 톤이발생하여전체적으로 1,500천원 / 톤 ~2,000천원 / 톤의이익이있고, 소각이나매립처분시에는 276~740천원 / 톤의비용만이투입된다. - iii -

10 4.2. 국내외물질재활용의현황분석국내및국외 ( 일본및미국 ) 의폐타이어의재활용방법을 EPR( 생산자책임재활용제도 ) 인정기준을적용하기전의재활용의기술적방법만으로분류하여적용하면대략물질재활용비율은약 35% 이며열적재활용은약 65% 의비율을가진다. 그러나국내에서는 EPR제도의인정범위에따라재활용실적을인정되므로이에맞춰물질재활용과열적재활용의비율을구하였다. 국내및국외 ( 일본및미국 ) 의물질재활용비율은약 20% 이고열적재활용비율은약 80% 를나타내고있다. 국내는 2002년을기준으로물질재활용은매년증가하고있으며 2006 년에약 20% 를차지하고있으며, 열적재활용은약 80% 이며대부분이시멘트킬른에서사용되고있으며, 2002년 80.9% 로최고높은재활용률을기록하고, 2006년에는 77.7% 로감소한상태이다. 폐플라스틱의경우에는물질재활용이월등히많은비율을차지하고있으나점점감소하고있다. 그래도 2007년의물질재활용율은약 84% 를차지하고있다. 그러나일본의경우에는반대의현상을보이고있어물질재활용율이약 30% 이고열적재활용율이약 70% 를차지하고있다. 이로미루어볼때우리도열적재활용율이증가할것으로사료되나현재법률을적용하여도문제는없을것으로사료된다. 폐타이어의경우에는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른비율조정을 80% 에서 70% 로제한하고자할때, 시멘트킬른과고형연료를제한하는것으로현재시행되지않고있는고형연료에대한재활용량을제외한시멘트킬른양만이바목에속하게된다. 따라서, 시멘트킬른용재활용량을제외한모든항목을물질재활용으로보고구성비를산출하면, 국내및국외 ( 일본및미국 ) 의물질재활용비율은약 22% 이고열적재활용비율은약 78% 를나타내고있다. 이와같이 EPR제도의적용시와 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목의적용시, 대략적으로물질재활용비율과열적재활용비율은 20% 와 80% 의비율을나타내고있어현재의상황과같이에너지문제가심각한경우에는현재와같이열적재활용을 80% 로유지하는것이바람직하다. 그러나철심을제거한 TDF의사용으로부산물로발생하는철심과고무분말이물질재활용으로인정될경우에는열적재활용의사용비율을 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에서규정한바와같이 70% 를초과하지않도록하여야한다. 또한물질재활용과열적재활용을균형있게유지해가기위해서는대한타이어공업협회에서의물질재활용업체로의물량공급을균형있게배분해가야한다. 즉대한타이어공업협회는어려움이있더라도물질재활용을증진하고상대적으로열세에있는물질재활용업체를보호하기위하여반드시균형있는폐타이어배분이이루어지도록하여야한다. - iv -

11 4.3. 물질재활용활성화방안및제도개선방안물질재활용과열적재활용에대한재활용방법의개선및열적재활용사용제한비율도출이필요하며, 물질재활용의활성화를위해서는다음과같은방안들이보완되어야한다. 첫째, 한국환경자원공사의 EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준 에서와같이물질재활용을기준으로열적재활용을인정하는것을수정및보완하여야한다. 이경우법적용의형평성문제와수거운반업체의큰손해가예상된다. 따라서물질재활용의무재활용비율의달성여부와열적재활용의무재활용비율을각각적용하여야한다. 물론물질재활용의의무재활용비율의달성은경우에따라어려움이있을것으로예상되므로물질재활용을달성하지못하는비율에대해 penalty를강화하는방안을고려해보는것이보다합리적이다. 둘째, 철심을제거하여 TDF를제조하는경우부산물로얻게되는철심및고무분말에대해일정비율을물질재활용으로인정하는것이다. 이공정은대략적으로고무분말을제조하는공정과유사하며, 폐타이어를이용하여고무분말을생산할때 환경자원공사 EPR운영팀-369 에서적용하는 의무대상품목별재활용실적인정 ( 공정손실율, 부분품 ) 기준 의기준율은고무분말제조시생산품수율이 66.4%, 부분품비율이 32.4%, 공정손실율이 1.2% 그리고이물질혼입율이 3.0% 로, 물질재활용업체의목적품은고무분말이나부산물로나오는부분품도재활용실적으로인정하여물질재활용의의무재활용비율로계산하고있다. 인정비율은폐타이어의성분분석을이용할수있으며, 폐타이어성분분석에의하면철심이 15~20% 정도이고 15mm의 TDF chip을생산할때고무분말이 15~20% 정도가발생하므로 TDF에의한물질재활용인정은약 30~40% 를고려할수있다. 그러나이수치는정확한것이아니며, 얻고자하는 TDF chip의크기와부수적으로얻게되는고무분말의시장요구에따라변할수있으므로공정후발생되는철심과고무분말의판매가를고려하는것도하나의방법이될수있다. 또한이와같은경우를적용하면철심을제거하지않고제조한 TDF를사용하는시멘트킬른의경우도산화철을감소하는만큼을판매가로산정하여일정비율을인정하여야한다. 셋째는물질재활용을활성화할수있는방안으로물질재활용의가장큰부분은고무분말의생산과그응용제품이기때문에이에대한사용이활성화되도록하여야한다. 정부나협회에서의지원은한계가있을뿐만아니라대외경쟁력에서도뒤쳐질수있으므로직접적인지원이아니라간접적인지원을강화하여야하며, 현재진행되고있는 EPR운영기준에따른인정기준을현실성이있도록하는것이다. 고무분말을이용한제품의경우, 이에대한규격이나품질기준을정하고이를재활용제품 - v -

12 으로일정비율을의무적으로사용하게하는방안을고려하여야한다. 또한인조잔디에사고방지를위해서고무분말의사용은매우유용하나, 인조잔디의고무분말에서납과휘발성유기화합물 (T-VOC), 다핵방향족탄화수소 (PAHs) 등의발암물질이검출돼유해성논란이발생하였으므로이에대한철저한품질기준을제정하여이에적합한것만을사용하도록의무화하여야한다. GR협회의발표에따르면, 품질기준을적용하면인조잔디에서고무분말을사용하는것에대해인체에무해하다고주장하고있다. 환경자원공사 EPR운영팀-369 의 재활용대상품목별재활용실적인정 ( 공정손실율, 부분품 ) 기준 은실제와많은차이가있어생산품수율이현행인정기준보다낮으며, 부분품비율은높아졌으므로이를수정및보완하여야한다. 실적인정을담당하고있는환경자원공사에서신뢰를가질수있는조사를통해생산품수율, 부분품비율및공정손실율에대한확인이필요하다. - vi -

13 제목차례 제 1 장. 서론 1 1. 연구배경및목적 1 2. 연구의내용및범위 2 제 2 장. 재활용방법의분류및종류 5 1. 물질재활용 (Material Recycling) 5 2. 화학적재활용 (Chemical Recycling) 열적재활용 (Thermal Recycling) 15 제 3 장. 품목별재활용방법의종류및분류 폐타이어의재활용방법 폐플라스틱의재활용방법 폐윤활유의재활용방법 44 제 4 장. 품목별발생및재활용현황 폐타이어의발생및재활용현황 폐플라스틱의발생및재활용현황 폐윤활유의발생및재활용현황 61 제 5 장. 품목별재활용방법에따른재활용현황 폐타이어의재활용방법에따른재활용현황 폐플라스틱의재활용방법에따른재활용현황 폐윤활유의재활용방법에따른재활용현황 97 제 6 장. 품목별재활용방법의환경성 경제성분석 품목별재활용방법의환경성분석 품목별재활용방법의경제성분석 vii -

14 제 7 장. 재활용관련업계현황분석 방문조사 137 제 8 장. 열적재활용과물질재활용의재활용방법결정방안 EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준 의수정방안 TDF(Tire Derived Fuel) 사용에따른물질재활용인정방안 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에서의용어수정 물질재활용활성화방안 160 제 9 장. 결론 viii -

15 표차례 < 표 2-1> 폐기물의물질재활용 6 < 표 2-2> RDF의품질기준 16 < 표 2-3> RDF의등급기준 17 < 표 2-4> RDF의평균적인특성 18 < 표 2-5> RPF의품질기준 20 < 표 2-6> RPF의규격 20 < 표 2-7> RPF의사용시설등급 20 < 표 2-8> 사용시설등급별 RPF 규격 21 < 표 2-9> RDF와 RPF의특성비교 22 < 표 2-10> RPF 생산능력및생산량 23 < 표 2-11> RPF 형태별생산능력및생산 ( 공급 ) 현황 23 < 표 2-12> TDF의품질기준 24 < 표 2-13> TDF의사용처및사용량 25 < 표 3-1> 폐타이어재활용방법 29 < 표 3-2> 연도별시멘트소성로폐기물처리량 38 < 표 3-3> 폐플라스틱재활용방법 40 < 표 3-4> 플라스틱의선별 ( 물리적방법 ) 41 < 표 3-5> 플라스틱의선별 ( 연소시험방법 ) 41 < 표 3-6> 폐윤활유재활용방법 45 < 표 4-1> 국내폐타이어발생량 51 < 표 4-2> 일본의폐타이어발생량 52 < 표 4-3> 미국의폐타이어발생량 53 < 표 4-4> 유럽의폐타이어발생량 54 < 표 4-5> 국내폐플라스틱발생량 55 < 표 4-6> 국내폐플라스틱성상별발생량 57 < 표 4-7> 일본의폐플라스틱발생량 59 < 표 4-8> 서구조성별폐기물발생량 60 < 표 4-9> 서구분리수거현황 61 - ix -

16 < 표 4-10> 국내폐윤활유발생량 62 < 표 4-11> 미국 California주폐윤활유발생량 63 < 표 5-1> 국내폐타이어재활용방법별재활용현황 66 < 표 5-2> 일본폐타이어재활용방법별재활용현황 67 < 표 5-3> 미국폐타이어재활용방법별재활용현황 68 < 표 5-4> 유럽의폐타이어재활용방법별재활용현황 (2006년) 69 < 표 5-5> EPR제도의재활용의무대상및시행품목 71 < 표 5-6> EPR제도인정재활용방법 72 < 표 5-7> 각품목별의무재활용률 73 < 표 5-8> EPR제도인정범위에따른국내폐타이어재활용현황 74 < 표 5-9> 국내 EPR제도인정범위에따른일본의폐타이어재활용현황 76 < 표 5-10> 국내 EPR제도인정범위에따른미국의폐타이어재활용현황 78 < 표 5-11> 국내 EPR제도인정범위에따른유럽의폐타이어재활용현황 79 < 표 5-12> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른국내의폐타이어재활용방법별재활용현황 81 < 표 5-13> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른일본의폐타이어재활용방법별재활용현황 83 < 표 5-14> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른미국의폐타이어재활용방법별재활용현황 84 < 표 5-15> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른유럽의폐타이어재활용방법별재활용현황 85 < 표 5-16> 국내폐플라스틱재활용방법별재활용현황 87 < 표 5-17> 국내폐플라스틱재활용의무이행결과 88 < 표 5-18> 일본폐플라스틱재활용방법별재활용현황 (2006년) 92 < 표 5-19> 국내석유화학제품의수급현황 93 < 표 5-20> 폐플라스틱의발생및처리현황 (2005년) 94 < 표 5-21> 폐플라스틱발생량추정 (2005년) 95 < 표 5-22> 폐플라스틱의발생및처리현황 (2006년) 96 < 표 5-23> 폐플라스틱발생량추정 (2006년) 97 < 표 5-24> 국내폐윤활유재활용방법별현황 98 - x -

17 < 표 6-1> 첫째단계인파쇄공정의유입물질과유출물질의양 102 < 표 6-2> 둘째단계인분쇄공정의유입물질과유출물질의양 103 < 표 6-3> 셋째단계인분쇄공정의유입물질과유출물질의양 103 < 표 6-4> 저온파쇄공정의유입물질과유출물질의양 104 < 표 6-5> Waste-to-energy 공정의유입물질과유출물질의양 106 < 표 6-6> 공동연소처리의유입물질과유출물질의양 107 < 표 6-7> 생태지표의환경적효과와단위 108 < 표 6-8> 물질재활용공정의유입물질과유출물질의양 109 < 표 6-9> RDF 공정의유입물질과유출물질의양 111 < 표 6-10> 열분해및유화공정의유입물질과유출물질의양 112 < 표 6-11> 고로연료화공정의유입물질과유출물질의양 113 < 표 6-12> 환경영향범주에따른각공정의비교 116 < 표 6-13> 폐기물관리옵션을위한 LCA 점수 117 < 표 6-14> 폐기물처리방법별순점수와환경프로파일 118 < 표 6-15> 폐윤활유관리와관련된환경부하 121 < 표 6-16> 폐타이어재활용방법별손익조사결과 122 < 표 6-17> 물질재활용 ( 고무분말생산 ) 업체의항목별조사내용 123 < 표 6-18> 열적재활용 ( 에너지사용 ) 업체의항목별조사내용 123 < 표 6-19> 폐타이어고무분말판매가 124 < 표 6-20> 폐플라스틱의수거및운반비용산정 ( 차량 1대기준 ) 126 < 표 6-21> 지자체선별장조사항목 127 < 표 6-22> 지자체폐기물선별비용 129 < 표 6-23> 폐플라스틱재활용원가산정기준 131 < 표 6-24> 프로파일및재생원료생산업체에대한재활용비용산출 132 < 표 6-25> 유화및 RPF 생산업체에대한재활용비용산출 134 < 표 6-26> 폐플라스틱재활용의비용-편익해석 135 < 표 8-1> 국내폐타이어열적재활용의비율조정에따른재활용비율 146 < 표 8-2> 국내타이어성분분석 150 < 표 8-3> 연도별폐타이어회수실적, 폐타이어제조원료구성비율 150 < 표 8-4> 미국타이어성분분석 xi -

18 < 표 8-5> 일본타이어성분분석 151 < 표 8-6> EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준의현행 개정안대비표 157 < 표 8-7> EPR 재활용인정기준개선시, TDF 사용에따른재활용비율변화추이 158 < 표 8-8> 재활용대상품목별재활용실적인정기준 xii -

19 그림차례 < 그림 2-1> 폐합성수지의용융압출가공법 8 < 그림 2-2> 폐합성수지의용융압축가공법 8 < 그림 2-3> 폐합성수지의용해재생법 8 < 그림 2-4> 가스화과정반응식 14 < 그림 2-5> RPF 제조공정의예 19 < 그림 3-1> 고무분말생산공정도 ( 상온파쇄공정, 냉동파쇄공정 ) 33 < 그림 3-2> 이온정제법의공정도 47 < 그림 3-3> 감압증류법의공정도 48 < 그림 3-4> 고온열분해법의공정도 49 < 그림 4-1> 국내폐타이어발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 52 < 그림 4-2> 일본의발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 53 < 그림 4-3> 미국의폐타이어발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 54 < 그림 4-4> 국내폐플라스틱발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 56 < 그림 4-5> 일본의폐플라스틱발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 59 < 그림 4-6> 국내폐윤활유발생량과재활용량 62 < 그림 5-1> 국내폐플라스틱기술별물질흐름도 86 < 그림 5-2> 일본의폐플라스틱흐름도 91 < 그림 5-3> 국내폐윤활유재활용방법별재활용현황 98 < 그림 6-1> 기계적파쇄공정의타이어분쇄과정 102 < 그림 6-2> 저온파쇄공정의타이어분쇄과정 104 < 그림 6-3> 폐기물에대한에너지회수처리방법 105 < 그림 6-4> 시멘트킬른공정의연료대체 107 < 그림 6-5> 물질재활용공정의환경영향 110 < 그림 6-6> RPF 공정의환경영향 111 < 그림 6-7> 열분해및유화공정의환경영향 113 < 그림 6-8> 소각로의재활용공정에서환경영향 114 < 그림 6-9> 지구온난화범주에대한재활용방법별환경성 115 < 그림 6-10> 오존층파괴, 발암성범주에대한재활용방법별환경성 xiii -

20 < 그림 6-11> 산성화, 부영양화, 광합성산화물범주에대한재활용방법별환경성 116 < 그림 6-12> 잠재적환경영향의변화 (kg CO 2 /kg 플라스틱 ) 119 < 그림 6-13> 자원으로부터회수가능한에너지용량을이용한결과로서의삭감 (MJ/kg 플라스틱 ) 120 < 그림 6-14> 발생된유해폐기물의양변화 (kg/kg 플라스틱 ) 120 < 그림 6-15> 폐플라스틱재활용의비용-편익도 136 < 그림 8-1> 국내열적재활용제한에따른비인정량 147 < 그림 8-2> 바이어스타이어와래디알타이어의구조 148 < 그림 8-3> 래디알타이어의구성 149 < 그림 8-4> 철심을분리하여 TDF를제조하는공정도 153 < 그림 8-5> 열병합발전소의석탄과 TDF를혼합연소하기위한보일러 154 < 그림 8-6> 열병합발전소의혼합연소를위한석탄및 TDF 저장장소 155 < 그림 8-7> 혼합연소를위한석탄및 TDF를위한사일러 155 < 그림 8-8> 1차파쇄상태의 TDF( 크기 mm) xiv -

21 제 1 장. 서론 1. 연구배경및목적 자원재활용은산업활동과일상생활에서배출되는모든물자를대상으로하여자연으로폐기하지않고원형그대로원료나제품으로다시사용하는방법, 단순가공이나수리를거쳐제품으로재활용하는방법, 완전히재가공하여산업원료로재활용하든지이를그대로또는단순가공또는완전가공을거쳐에너지원으로사용하는방법등모든행위를포함할수있다. 자원순환형사회형성을위한틀을정하고있는순환형사회형성추진기본법에서는폐기물재활용대책에서우선순위를 1 Reduce, 2 Reuse, 3 material Recycle 및 Chemical Recycle, 4 Thermal Recycle( 열회수 ), 5 폐기물로서의적정처리로설정하고있다. 이렇게 Thermal Recycle은차선책으로되어있었다. 그러나국무총리의자문기관인경제재정자문회의 순환형경제사회에관한전문조사회및산업구조심의회 기획그룹에서는 2000년에앞으로 Thermal Recycle도유효한에너지회수수단으로 Material Recycle과자리를나란히할것이라는제언을한바있다. Thermal Recycle에는유화, 가스화이외에쓰레기소각열이용, 쓰레기소각발전, 쓰레기고형연료 (RDF), 폐플라스틱고형연료 (RPF) 또는타이어고형연료 (tire derived fuel: TDF) 등이있다. 폐플라스틱과폐타이어는물질재활용과열적재활용을통해서활발하게재활용되어야하며, 이를위해서정부는두방법이효율적이고균형있게발전되도록여러가지정책적인지원방안을강구하고있다. 특히 TDF의경우는원형또는 chip형태로시멘트킬른에서의다량처리로폐타이어의건전한처리에중요한역할을담당하였으며, 새로이고려되고있는철심을제거한 chip형태로열병합발전으로의사용도폐타이어의건전한처리에일익을담당하리라기대된다. 그러나이와같은열적재활용으로만폐타이어를재활용할경우물질재활용을촉진하고자하는정부정책이실효를거두기어렵다는측면이있어열적재활용과물질재활용을적절한비율을유지해야할필요성이대두된다. 이는두산업을균형있게발전시켜경제를활성화시키려고하는정부의강력한의지의표현이다. 그러나폐타이어의경우는여러이유로해서물질재활용보다열적재활용으로의전환이급속할것으로예상되므로물질재활용을보호하기위해서는열적재활용에대한사용비율의제한이필요하다. 자원의절약과재활용촉진에관한법률 별표 4에는폐타이어는 2008년 - 1 -

22 말까지바목의방법으로재활용하는양이총재활용의 80% 이하이어야하며, 그이후에는 70퍼센트이하일것으로규정하고있다. 또한합성수지재질포장재 (PET 및 EPS는제외 ) 는라목및바목의방법으로재활용하는양의합계가총재활용양의 70% 이하일것이라고제한하고있다. 이와같이두품목에대해열적재활용의비율을제한하고있다. 현재의상황과같이에너지문제가심각한경우에도열적재활용비율을 70% 로제한하는것이적절한방법인지분석을통해물질재활용과열적재활용의균형있는발전을이루고자하는노력이필요하다. 이를위해서본연구에서는폐타이어, 폐합성수지 (PET 및 EPS 제외 ) 및폐윤활유를대상으로하여물질재활용과열적재활용에대한환경성및경제성평가를통해각품목의재활용방법에대한개선사항을제시하고적정열적재활용사용제한비율도출등제도개선방안을제시하고자하였다. 2. 연구내용및범위 2.1. 연구내용 품목별열적재활용과물질재활용의환경성평가 열적재활용과물질재활용의재활용방법별공정분석등을통한생산또는재활용시 배출되는제품 부산물 유해물질의정량적 정성적환경영향평가 열적재활용과물질재활용의경제성평가 재활용과정에서투입되는자원과에너지비용, 재활용제품의재활용가치와대체효과, 재활용후폐기되는제품 부산물의처리비용등의비용편익분석을통한경제성비교 분석 물질재활용여건분석을통한재활용의무이행가능여부분석 현행물질재활용실태파악및실적조사등물질재활용여건분석을통한확대되는재활용의무달성여부검토 품목별물질재활용활성화방안제시 - 2 -

23 해외사례조사 선진국 ( 미국, 일본, 유럽 ) 의열적재활용및물질재활용현황분석 선진국 ( 미국, 일본, 유럽 ) 의열적재활용사용제한비율등재활용방법별정책추진사례수집 분석 제도개선방안제시 열적재활용과물질재활용의경제성 환경성평가를통해각품목별재활용방법에대한개선사항제시 적정열적재활용사용제한비율도출등제도개선방안제시 2.2 연구범위 적용대상품목합성수지재질포장재, 타이어, 윤활유를대상으로하되 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에서열적재활용사용량을일정비율이하로제한하고있는합성수지재질포장재 (PET, EPS 제외 ), 타이어, 윤활유품목을대상으로하여연구수행 연구방법 업체방문을통하여업체들의현황, 문제점및개선사항등을조사 관련시설의견학및관계자와의면담을통한조사 외국의업체및정책담당자와의면담을통한관련법률및정책방향의조사 문헌조사 ( 논문, 관계부처자료, 인터넷자료등 ) 를통한현황및문제점조사 - 3 -

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25 제 2 장. 재활용방법의분류및종류 경제성장과산업구조의변화를거듭하면서국내에도다양한폐기물이발생하고있으며, 이에대한효율적인재활용이사회적인문제로대두되고있다. 재활용이란일단사용된제품이나제품의생산공정시부수적으로발생한부산물을회수하여원료로서이용하거나또는이들의소각열을회수하여에너지로이용하는것등을말한다. 폐기물의재활용방법은크게 3가지로분류할수있다. 첫째, 물질재활용 (Material Recy -cling), 둘째, 화학적재활용 (Chemical Recycling), 셋째, 열적재활용 (Thermal Recycling) 이다. 물질재활용은물질의형태를변화시켜다른제품의원료로재활용하는과정을의미한다. 화학적재활용은폐기물의화학적변화를통해다른물질로전환하여재활용하는과정이며, 열적재활용은폐기물을연소시켜발생되는열을회수하여사용하는재활용방법이다. 1. 물질재활용 (Material Recycling) 물질재활용은크게원형이용과가공이용으로분류할수있는데, 원형이용은폐기물을본래모양으로재활용하는것이며, 가공이용은폐기물의모양을변화시켜다른제품의원료로활용하는것이다. 가공이용의방법으로는재생이용법과파쇄이용법이있으며, 재생이용법은다시용융재생법과용해재생법이있다. < 표 2-1> 은물질재활용방법을분류한것이며이를자세히설명하고자한다

26 < 표 2-1> 폐기물의물질재활용 물질재활용 가공이용법 구분 원형이용법 재생이용법 용융재생법 용해재생법 파쇄이용법 내용 폐기물을원형으로그대로이용 - 단일또는혼합합성수지폐기물을용융점이상으로가열 (110~150 ) 용융후냉각또는압축하여재생품 ( 고체제품 ) 을생산 - 성형방법 * 압출 ( 사출 ) 가공법 : 파쇄, 선별, 세정, 분리, 건조, 균질혼합, 가열압출, 제품화의순금속, 유지류, 종이류등의이물질혼합시에도처리가능 ( 재생품 : 농업자재, 토목자재, 어업자재등 ) * 압축가공법 : 폐합성수지를가열용융후냉각성형. 합성수지성상이균질이고함유율이높은경우에유리 ( 재생품 : 지주용항, 토관, 집성관및판상제품등의건설용자재등재생품특성에따라충전재의선택 ) - 열가소성합성수지를폐윤활유등의용제를사용하여용해시킨후접착제를첨가하고충전재로서모래, 점토등을섞어가압성형하여건재등을제조 - 일부재생품이도로포장에사용되고있으나아직연구개발단계 - 폐합성수지를분쇄하여토지개량재, 매립재료, 경량골재, 아스팔트골재, 연료등으로이용 - 발포 PS 를파쇄한후접착제를사용하여시멘트와혼합한후블록, 건물의외벽, 칸막이벽등에이용되는경량보드를생산 1.1. 원형이용 폐타이어와폐플라스틱을수거하여재사용이가능한것을선별하고외국에수출하고있는데이는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제 13조, 별표 4에명시하여재활용방법으로인정하고있다. 폐타이어의원형이용방법에는수출, 매립장차수재, 재생타이어등과같은재활용방법이있다. 수출로인정되는재활용량이감소하고있는데이는소비자의식변화로인해폐타이어를오래사용하여폐타이어발생량이줄어들었기때문이다. 또한폐타이어의대량처리방법중하나는매립장차수재이용이다. 98년이후군부대의매립과토목공사용폐타이어사용은중단되었으나매립장차수재로원형이용이되고있다. 이는쓰레기매립장에원형의폐타이어를상호결박하여바닥에고정시킨다음침출수유도용, 차수막보호용으로이용하고있으며쓰레기매립장공사지역이대부분폐타이어수거지역과가깝기에수송비가절감되는특징이있다 [1]. 재생타이어는국내 60여개타이어재생업체가폐타이어중에서재생원단으로이용가능한것을선별하여재생타이어로가공하고있으며주로트럭이나버스용인대형타이어를재생하고있다. 또한일본에서는폐타이어중손상이적은것에대해서는새로운고무시트를붙여 - 6 -

27 재사용하기도한다. 고무로재생하는용도에는호스, 농업용경차량의타이어등이있다 [2]. 그밖에원형이용으로는폐타이어를부두나배의완충재로재활용하는방법이있고유원지에 서폐타이어를그대로사용하는방법도있다 가공이용 재생이용법재생이용법은재생품의원료인폐합성수지의이물질혼입유무에따라단순재생과복합재생으로구분된다. 단순재생은균질한폐합성수지를원료로하여재생하는것을말하며, 특히합성수지의성형공정, 가공공정등에서발생하는재질이균일한폐합성수지를원료로재생이용하는것등이이에속한다. 복합재생은산업또는도시계폐기물중이물질을함유하는복합합성수지폐기물을그대로또는다른물질과혼합해서재생하는것을말하며재생품은건재, 공업용자재, 토목재료, 농업용자재, 각종블록등다양하다. 종류가균일한폐합성수지는용이하게재생될수있으나혼합합성수지는각종장치가필요하게되며때로는개량을요하는장치들도많이있다. 재생이용기술로서실용화단계에있거나연구개발중인것들을소개하면다음과같다. 1) 용융재생법용융재생법은단일또는복합합성수지폐기물을용융점이상으로가열 (100~150 ) 하여용융시킨후냉각또는압축하여재생품 ( 고체제품 ) 을생산하는방법이다. 성형방법으로는압출 ( 사출 ) 가공법과압축가공법이있다. 압출 ( 사출 ) 가공법의일반적인공정을나타내면 < 그림 2-1> 과같으며, 이경우반입된합성수지폐기물은유리, 금속등의이물질을보통공기선별법으로제거한후파쇄, 잔류금속류의자력선별, 세정, 수세, 건조, 미분쇄등의조작을거친다음점착력이있는수지를첨가하여혼합균질화하고, 용융압출기로압출하여절단, 수냉, 건조시켜제품을완성시킨다. 이방법은금속, 유지류, 종이류등의이물이혼입되어도처리가가능하며재생품으로는농업자재, 토목자재, 어업자재등이다

28 파쇄 금속선별 세정 수세 수지선별 건조 균질혼합 가열압출 제품 < 그림 2-1> 폐합성수지의용융압출가공법 < 그림 2-2> 는압축가공법으로합성수지폐기물을가열용융시킨후냉각성형하는방법이다. 이것은각종합성수지폐기물이대상이되나단일합성수지 ( 농업용비닐등 ) 이거나합성수지성상이균질이고함유율이높은경우에유리하다. 폐합성수지는이물질이함유된상태그대로또는충전재 ( 모래, 규사, 점토, 유리등 ) 를첨가하여성형시키기도하며재생품으로는토관, 집수관및판상제품등의건설용자재등이다. 재생품의특성에따라충전재의선택도다르며접착제를사용하거나발포가공하는경우도있다. 합성수지 투입 취출 프레스성형 재생제품 가열용융 < 그림 2-2> 폐합성수지의용융압축가공법 2) 용해재생법용해재생법은열가소성합성수지에폐윤활유등과같은용제를사용하여용해시킨후접착제를첨가하고충전재로서모래, 점토등을섞어가압성형하여건재등을제조하는것을말하며, 일반적인공정은 < 그림 2-3> 에나타나있다. 용융재생법이실용화하고있는것과는달리용해재생법은일부재생품이도로포장에사용되고는있으나아직까지활발하게실용화되지못하고있으며연구개발단계에머물고있다. 파쇄용해혼합압출성형제품 폐윤활유, 용제 제지공장슬러지중금속슬러지 < 그림 2-3> 폐합성수지의용해재생법 - 8 -

29 파쇄이용법파쇄이용법은합성수지폐기물을분쇄하여토지개량재, 매립재료, 경량골재, 아스팔트골재, 연료등으로이용하는방법이다. 발포 polystyren(eps) 을파쇄한후접착제를사용하여시멘트와혼합한후블록또는건물이나가설건물의외벽, 칸막이벽등에이용되고있는경량 board를생산하여일부에서는이미사용중에있다. 그밖에발포 polystyren(eps) 을직경 1cm미만으로분쇄한후토지개량재로사용한경우도있으나매립재료나토지개량재로사용할경우에는장기적차원에서토양오염에대한안전성이입증되어야할것이다. 폐타이어는파쇄이용법으로고무분말을생산하는것이대표적인재활용방법인데, 이는기계적파쇄방법과냉동파쇄방법을통해생산되며, 일부는재생타이어제조공정에서트레드를일정하게깎아내는과정에서발생하기도한다. 상온파쇄방법에비해냉동파쇄방법은여러기술들이개발되고있지만, 실용화면에서는되지않고있다. 생산된고무분말의경우에는도로포장재, 방진 / 방음재, 재생타이어의원단으로이용되며고무밧줄의경우에는스프링완충재나바닥재의재료로도활용된다 [2]. 파쇄의기술을살펴보기로하자. 1) 기계적파쇄기계적파쇄는건식으로전단파쇄, 충격파쇄, 압축파쇄 3가지로분류할수있다 [2]. 가. 전단파쇄기 (Shear Shredder) 전단파쇄기는고정칼, 왕복또는회전칼과의교합에의하여폐기물을전단한다. 이것은대체로충격파쇄기에비해파쇄속도가느리고이물질의혼입에대하여약하나파쇄물의크기를고르게할수있는장점이있다. 전단파쇄기는주로목재류, 플라스틱류및종이류를파쇄하는데이용되며 Van Roll식왕복전단파쇄기, Lindemann식왕복전단파쇄기, 회전식전단파쇄기등이있다. 나. 충격파쇄기충격파쇄기는대개회전식이다. 투입된폐기물은중심축의주위를고속회전하고있는회전해머의충격에의해파쇄된다. 회전해머의한번의충격에의해서파쇄되지않은폐기물은충돌관 (Cutterbar) 에충돌하여파쇄되고충돌시에튕겨돌아온것은다시회전해머와의사이에끼어전단파쇄된다. 충격파쇄기는유리나목질류등을파쇄하는데이용된다. 회전식충격파쇄기에는해머밀 (hammermill) 이대표적이며이밖에 B.J.D식회전충격파쇄기및도리깨식해머 (flail mill) 등이있다. 충격파쇄기로도시폐기물을파쇄할때소요되는최소동력은 15kWh/ton이며보통평균적 - 9 -

30 으로 20kWh/ton 으로알려져있다. 충격파쇄기는 Hammer나 Impeler의마모가심하고금속, 고무, 연질플라스틱류의파쇄가어렵다. 다. 압축파쇄기기계의압착력을이용하여파쇄하는장치로써나무나플라스틱류, 콘크리트덩이, 건축폐기물의파쇄에이용되며 Rotary Mill식, Impact crusher 등이있다. 압축파쇄기는파쇄기의마모가적고비용이적게소요되는장점이있으나금속, 고무, 연질플라스틱류의파쇄는어렵다. 2) 냉동파쇄냉동파쇄는 Dry Ice를냉매로하는것과액체질소를냉매로하는것의 2가지종류가있다. 냉동파쇄기는상온에서연성을가지고있어파괴에너지가큰물질을저온에서냉화시켜적은에너지를이용하여충격파쇄하는방법으로서응축수증기에의한부식대책이나단열보냉에적합한구조이어야하는데오스테나이트계 Stainless가기계적특성, 우수한내식성, 비자성, 낮은열전도도등의장점이있어서많이사용되고있다. 냉동파쇄는모터류, 자동차타이어, 피복전선, 플라스틱류파쇄에주로이용된다. 장점으로는상온에서파쇄하기어려운물질을파쇄할수있다는점과복합재질의선택파쇄가가능하며유기물을고순도 고회수율로회수가능하다는점이다. 또파쇄에소요되는동력이적으며소음진동을줄일수있는장점도가진다. 파쇄기의발열및열화를방지하는데에있어상온파쇄기보다좋지만투자비가크므로특수용도로주로활용된다 [3]. 2. 화학적재활용 (Chemical Recycling) 화학적재활용은폐기물에화학적변화를일으켜다른물질로전환한후부산물을재활용하는방법이다. 일반적으로사용한제품이나부산물을회수하여화학적으로전환시켜이용하는것을화학적재활용으로부르고있으나, 생성물을원료로서이용하면물질재활용으로보고연소시켜에너지를회수하면열적재활용으로해석할수있다 [4]. 화학적재활용의방법은열분해, 가스화, 수소화, 가수분해등이있다 [5]

31 2.1. 열분해 (pyrolysis) 열분해는무산소조건에서유기성물질이외부에서공급되는에너지에의해저분자물질로환원 분해되는공정을말한다. 열분해의목적은폐기물소각에서발생된폐열을연료화함으로서저장이나운반가능한에너지원을이용하는것이다. 고분자물질인합성수지폐기물을가열하면합성수지분자의결합이절단되고저분자량을갖는화합물로변환하게되는데, 이들을유효하게이용하는것이열분해방법이다. 분해생성물의특성은합성수지의종류, 분해온도에따라다르며일반적으로는온도가높을수록저급탄화수소의비율이증가한다. 분해생성물은에너지원으로이용하는것이바람직하며화학원료로서도이용이가능하나이경우에는분해생성가스의각성분을분리하거나생성유를분리하는조작이필요하다. 폐타이어를열분해하게되면발열량이 10,000kcal / kg이상의오일이투입량을대비하여약 40% 정도생성되며, 탄소가주성분인 char가 40% 정도생성되는것으로알려지고있다 [2]. 그러나오일과 char에황성분이포함되어있어이를연료로사용하는경우 SOx 발생량이높고생성오일의경우는그성분이다양하여고부가가치의오일로활용하는데한계가있다 열분해특성폐합성수지류는열을가하면연화 (softening) 하는열가소성수지와연화되지않는열경화성수지가있다. 열가소성수지만을열분해할때어느온도이상으로가열되면용융적하하여폐기물사이의공극을막으므로생성가스나연소용공기가차단되어열분해가지속되기어렵게된다. 따라서열가소성폐기물을열분해처리할때에는폐지나폐목재, 열경화성수지등의용융적하가일어나지않는물질과적절하게배합하여처리하여야한다. 온도에따른폐기물의중량감소는매우중요한열분해특성의하나로서열중량분석기 (TGA; thermo-gravimetric analysis) 를사용하여측정하게된다. 합성수지폐기물중에서보통많이사용되고있는종류들의열분해특성을예로나타내면, PE, PP, PS 등은 300 전후에서분해가시작되어 400 이하에서쉽게반응이완료된다. 경질 PVC는 200 이상에서 1차급격한감량을보이고있는데이것은 PVC 중의 HCl이탈리하는현상이나타나는것이다. 다음 400 부근에서 2차열분해, 즉탄화수소의열분해가일어나고있다. 이때문에 PVC를열분해할때는가열온도에따라우선처리가어려운 HCl을먼저가스화하여분리시키고다음온도를높여탄화수소를가스화하게된다

32 문제점및대책여러가지형태의열분해로가개발되어왔으나, 더이상실용화되지못하고 Pilot Plant 개발에그치거나제작을중단한제조업체도많다. 주요이유로는특히대형의경우안전성이완전하게보장되어있지않고, 설비비및운영비가비싸경제적인이득이미약하고공정자체에대한개발이완벽하게이루어져있지않은점등을들수있다. 이러한관계로대형열분해시설에대한선진국으로부터의기술도입은거의행하여지지않고있으며소형에대해서만일부기술을도입하거나자체개발을시도하고있다. 국내에서개발된열분해시설의거의대부분은일괄투입식의소형고정상건류소각로로서이의가장큰단점은점화하여정상적인열분해가이루어지기까지의전처리운전시간과열분해가스의질이저하되기시작하여자발적인연소가이루어지지않는시점부터 char의연소가완전히끝나는후처리운전시간이정상열분해시간에비하여매우길다는것이다. 즉전체운전시간에비하여정상적으로열분해가스가발생하는시간이짧으므로가스화로의능력에비하여실질적인폐기물의처리능력은크게저하되어비효율적으로된다. 이를극복하기위하여 2대이상의가스화로를설치하여교대로운전하기도하지만설치공간이넓어야하고초기시설비가많이드는단점이있다. 또한정상열분해시간을늘리기위하여대형화하게되는데이경우완벽한안전성이보장되어야하며폐기물의투입과재처리에많은인력이소모되고이에따른인건비부담이크게된다. 연속열분해방식은이러한일괄투입식의단점을잘보완해주는것으로개발이필수적이지만아직까지밀폐된상태로폐기물의투입과재처리를연속적자동적으로원활하게수행하는장치의개발이잘이루어져있지않다. 또한소형의경우연속자동폐기물투입및재처리장치의비용이상대적으로높아져초기설치비가고가일우려도있다. 열분해가스관에서의오일이나타르의적출은관을폐색할우려가있고열분해가스의질을저하시키거나가스연소시실화의우려가있게되므로열분해가스를충분히높은온도로배출하고적정관경을선정하여관내유속을조정하고관을보온하며오일이나타르의응축을최소한으로하는것이좋다. 생성된오일이나타르를다시고온부에투입하여분해시키거나버너에서분무하여연소시키는방법도있다. 발생되는열분해가스의양과온도는주로가스화공기량에의해제어하지만그응답성이느려서제어에많은어려움이있을뿐아니라안전성에도지장을준다. 즉, 열분해가스가연소하는도중에실화하게되면가스화용공기의차단에의해서만즉각적인열분해가스의발생을억제하기는어려우므로추가의안전장치를설치하여야한다

33 대상폐기물의전부또는대부분이열가소성합성수지류일경우에는열분해할때용융적하현상이일어나므로연소가스또는열분해가스가통과할공극을막게되고열가소성이아닌폐기물의표면을덮게되어휘발하거나가스화할폐기물의표면적을줄이고심지어는연소부를덮쳐실화케하는등가스화가불가능하게된다. 따라서폐목재나폐지, 열경화성합성수지폐기물을적절히혼합하여처리하여야한다. 이러한열가소성이아닌폐기물을쉽게구할수없는경우에는열가소성폐기물전용소각로를개발하여야한다. 열분해가스화방식은직접소각에비하여분진과악취의발생이적고, NOx, SOx의생성도적다고는하지만환경규제치내에든다는보장이없으므로대기오염방지시설은필요에따라갖추어야한다. 특히, 폴리염화비닐등에서발생하는 HCl은대기오염뿐만아니라장치의부식에도큰영향을주므로그처리시설은필수불가결하다고하겠다. 그러나직접소각에의한연소가스량보다열분해가스자체의양이현저히적은것은물론, 그의연소가스량도적으므로가스처리시설의용량과시설비를줄일수있게된다. 폐열회수시의열분해가스연소장치에서는버너가가장중요하다. 저압저속의발열량이낮은열분해가스를최소의과잉공기에의해넓은범위의턴다운비에서실화시키지않고어떻게잘연소시키느냐하는것이문제이다. 불완전연소가스는보일러나열교환기등을오염시키게된다. 특히가스관에서생성된오일과타르를열분해가스와동시에연소시키는경우높은열회수율을얻게된다 가스화 (gasification) 가스화는유기물질을공기결핍상태에서부분연소시킴으로써 CO, H 2, 포화탄화수소 ( 주로 CH 4 ) 등태울수있는가스를생성하는것이다. 생산된가스는내연기관이나보일러에사용될수있다. 가스화의최종산물은다음 3가지로나타난다. 1 CO 2, CO, H 2, CH 4, N 2 등을함유하는저열량가스 2 탄소를함유하는 char 및불활성물질 3 열분해에서생성되는오일및응축성액체고체 액체연료에공기, 산소, 수증기, 이산화탄소등의가스화제를단독또는서로배합하여고온에서작용시켜수소, 일산화탄소, 메탄등을주성분으로하는기체연료를얻는방식이주체가된다. 이렇게해서얻은것을가스화가스라고하는데, 발생로가스, 수성가스, 도시가스등이있다

34 발생로가스는석탄 코크스를 1000 전후의고온에서공기를작용시켜열분해와동시에불완전연소를일으켜서제조하는연료가스이며, 이와같은원리를이용한것에석탄지하가스화가있다. 수성가스는적열된코크스에수증기를작용시켜얻는수소및일산화탄소를주성분으로하는것이며, 주반응은 < 그림 2-4> 의 1과같은가스화의기본반응이다. 도시가스는대부분나프타등의석유를원료로하는데, 이것을 750~900 에서수증기또는산소를작용시켜다음 < 그림 2-4> 의 2 또는 3의반응에의해수소와일산화탄소를주성분으로하는연료를얻고, 다시 4의수성가스이동반응에의해이속에있는일산화탄소를제거하고그대신수소를증량한것으로, 원료인석유가일부열분해하여생긴메탄을함유하고있다. 여기서 2는부분산화반응, 3은개질반응이라하는데, 모두도시가스외에수소 합성원료가스제조의기본반응이다. 그리고메탄의함유율이높은고열량가스를제조하기위해나프타등을원료로하여, 이것에 에서수소를작용시켜수소첨가메탄화를일으키는방법도있는데, 이것도가스화의한방법이다. 1 C + H 2O CO + H 2 2 C mh n + m/2o 2 mco + n/2h 2 3 C mh n + mh 2O mco + (m + n/2)h 2 4 CO + H 2O CO 2 +H 2 < 그림 2-4> 가스화과정반응식 2.3. 수소화 수소화는수소첨가또는수소부가라고도하며환원반응의일종이다. 불포화결합을가진유기화합물에수소를첨가시켜포화화합물로만드는반응으로, 실험실에서는유기화합물의구조결정이나식별법에이용되며, 공업적으로중요한반응으로는불포화유지의경화등이있다. 촉매로는백금 팔라듐 니켈 철 코발트 구리등금속촉매가흔히사용되며, 상온 200 에서반응시킨다 가수분해 자연계의화학반응중에물분자가작용하여일어나는분해반응이다. 금속염이물과반응하 여산성또는알칼리성물질이되는반응이나사람의소화기내에서음식이소화되는과정

35 등이대표적인가수분해이다. 금속염은대부분수용액내에서물과반응하여이온성분이다른이온또는분자로변한다. 그결과대개의경우수소이온또는수산 ( 水酸 ) 이온이생겨산성또는알칼리성이되는데, 그세기는성분인산또는염기의세기와관계가있다. 예를들면, 강한산과강한염기로이루어지는염 ( 염화나트륨 질산칼륨등 ) 은거의가수분해를일으키지않지만, 약한산과강한염기로이루어지는염 ( 탄산나트륨 시안화칼륨등 ) 이나강한산과약한염기로이루어지는염 ( 황산나트륨 황산알루미늄등 ) 은물에의하여원래의산과염기로분해된다. 3. 열적재활용 (Thermal Recycling) 열적재활용은폐기물의연소과정을거쳐열을회수하여에너지원으로사용하는재활용방 법으로에너지회수를뜻한다. 열적재활용방법으로는고형연료제품, 소각 (Incineration), 건류소각등이있다 고형연료제품 고형연료는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 시행규칙제20조의3 제4호, 재활용제품중폐기물을이용하여만든것을고형연료제품이라한다. 폐기물고형연료제품으로는가연성폐기물을가공한고형연료 (RDF; Refuse Derived Fuel), 폐플라스틱과폐지를가공한고형연료 (RPF; Refuse Paper&Plastic Fuel), 폐타이어를가공한고형연료 TDF(Tire Derived Fuel) 가있다 RDF(Refuse Derived Fuel) 생활폐기물고형연료 (RDF) 는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2 항관련별표7 고형연료제품의품질 등급기준 에따라정의되며, 파쇄 분쇄 절단되어성형이되지아니한상태의가연성고형폐기물을압출 가열 마찰등의방법으로성형가공하고, 가공품의단면형상을원형 ( 가공품의단면이원형이아닌다른모양인경우에는원형의단면적으로환산 ) 으로만든고형연료를말한다. RDF는다음 < 표 2-2> 와 < 표 2-3> 의품질 등급기준에맞게제조되며, 품질 등급인증기관을통해인증절차를통과하게되면사용된다. 직경 30mm이하, 길이 100mm이하로단면

36 형상은원형이어야하며, 길이전체에걸쳐단면적인모양이일정해야한다. 수분을제외한 회분, 염소, 황, 금속성분은건조된상태의기준으로고형연료제품무게비로정한다. < 표 2-2> RDF 의품질기준 항목크기저위발열량수분회분염소황 내용직경 30mm이하길이 100mm이하 3,500kcal / kg이상고형연료제품무게의 10% 이하고형연료제품무게의 20% 이하 고형연료제품무게의 2.0% 이하 고형연료제품무게의 0.6% 이하 금속성분 수은카드뮴납비소 kg당 1.20mg이하일것kg당 9.0mg이하일것kg당 200.0mg이하일것kg당 13.0mg이하일것 자료 : 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2항관련별표7 제1항주 ) 회분, 염소, 황, 금속성분은건조된상태를기준으로함 폐기물고형연료제품사용시설은시멘트킬른, 고형연료제품전용발전시설및전력량이 10MW이상인화력발전시설, 석탄사용량이시간당 2톤이상인지역난방시설및산업용보일러에해당하며, 시간당 400kg이상을사용하는전용보일러시설또는시간당 200kg이상의폐기물고형연료제품을사용하는전용보일러시설에서사용된다. 이때사용되는폐기물고형연료제품은발열량과염소농도에따라등급을나눌수있다. < 표 2-3> 과같이항목에따라 4등급으로나눌수있으며, 염소농도의경우는건조된상태를기준으로한다. 1등급의경우발열량은 6,500kcal / kg이상이고염소농도는 0.5% 미만이어야한다

37 < 표 2-3> RDF 의등급기준 구분 내용 1 등급 6,500 kcal / kg이상 발열량기준 2 등급 5,500 이상 6,500 kcal / kg이하 3 등급 4,500 이상 5,500 kcal / kg이하 4 등급 3,500 이상 4,500 kcal / kg이하 1 등급염소농도 0.5% 미만 염소농도 2 등급염소농도 0.5% 이상 1.0% 미만 3 등급염소농도 1.0% 이상 1.5% 미만 4 등급염소농도 1.5% 이상 2.0% 미만 자료 : 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2항관련별표7 제2항주 ) 염소농도는건조된상태를기준으로함 RDF는보통 4가지로분류하고있으며, 특성은다음과같다. 1 Fluff RDF : 절단된폐기물로부터가연성물질을선별한상태 (coarsely RDF) 2 Pellet RDF : Fluff RDF를 Pellet 형태로성형화시킨상태 (densified RDF) 3 Powder RDF : Fluff RDF를분쇄하여분말화시킨상태 (finely RDF) 4 Wet RDF : 습식분쇄및 Liquid Cyclone, Jig 등습식선별을이용하여가연성물질을선별한상태 1) RDF 특성 RDF의특성은투입폐기물의조성, 제조공정조합및공정의운영조건에따라서좌우된다. 생산된 RDF의질을고질 (high), 중질 (medium), 저질 (low) 의 3가지로나눌때, 각특성은 < 표 2-4> 에서보는바와같다. Fuel Yield는투입폐기물당 RDF화하는비율을말한다. 즉, 고질의 RDF 일수록불연물이많이회수되고수분이감소하기때문에, Fuel Yield는감소하게된다. 고질의 RDF는일반적으로 Fuel Yield 55%, 열량은 15,800J/g( 약 3,760kcal / kg ) 이며, 저질의 RDF는 Fuel Yield 80%, 열량은 11,600J/g( 약 2,760kcal / kg ) 정도가되는것으로나타나있다. 양호하게압밀성형되었을경우 RDF의밀도는약 900~1,100kg / m3정도이며, 성형상태가불량할경우에는약 800kg / m3정도이다. 수분함량이 20% 이상일경우에는 RDF가연질화되고부서질수있으며, 보관시생물학적분해가발생할가능성이있다. 일반적으로 Fluff RDF는저질, Pellet RDF는중질, Powder RDF는고질의특성을

38 나타낸다. < 표 2-4> RDF 의평균적인특성 Fuel Quality Fuel Yield (%) Heating Value* (J/g) Moisture Content (%) Ash Content (%) Sulfur (%) Chlorine (%) High Medium Low ,800 14,300 11, 주 ) 1 cal = 4.2 J 2) RDF 연소 RDF의제조목적은폐기물이가지고있는연료적인가치를높이는데있으므로, RDF를연소시킬경우열효율 (output/input) 은폐기물소각의열효율에비하여매우크다. 일반적으로폐기물소각의경우열효율이 50~60% 인반면, RDF 연소의경우에는 65~80% 의열효율을보이는것으로나타나있다. RDF의연소방법은크게단독연소와 Coal 또는 Oil 의혼합연소등 2가지방법으로나눌수있다. 단독연소중에서가장열효율이좋은방식은 Powder RDF를 Spreader-stoker에서부유연소 (suspension burning) 하는방식이다. 이경우열효율은약 80 % 에달하는것으로보고되고있다. 혼합연소의경우에가장일반적인방식은 10~20% 의 RDF와 80~90% 의 Coal을혼합하여연소하는것으로미국의경우 Ames, Milwaukee, Rochester, Chicago 등여러지역에서이방식을현재사용하고있다. 이경우열효율은일반적으로 65% 이상인것으로보고되고있다. 이러한혼합연소의장점은기존보일러에대한최소한의개선만으로도사용할수있다는점이다. RDF는연소시킬경우열효율이높기때문에발전보일러용연료로많이이용되고있으며, 경우에따라 Chemical Plant 및 Cement Kiln에도연료로이용되고있다 RPF(Refuse Paper&Plastic Fuel) 폐플라스틱과폐지를혼합해서제조하는고체연료를 RPF라고하는데, 이는폐플라스틱을중량기준으로 60% 이상사용하여 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2 항관련별표 7에따른고형연료제품의품질 등급기준에적합하게제조한고형연료제품을말한다 ( 제2조관련별표1 제4호마목 ). 폐플라스틱고형연료제품 (RPF) 은파쇄 분쇄 절단되어성형이되지아니한상태의가연성

39 고형폐기물을형상과크기의일관성을유지하기위하여압출 가열 마찰등의방법으로성형가공하되, 가공품의단면형상은원형 ( 가공품의단면이원형이아닌다른모양인경우에는원형의단면적으로환산 ) 이어야한다 ( 별표7). 다음그림은 RPF 제조공정으로 ( 주 ) 코리아리싸이클시스템의사례이다 [5]. 투입된폐플라스틱과파지는수선별을거쳐 1차파쇄기로유입이되고, 자련선별기를거쳐철류를분리해낸다. 철류를분리하고난후 2차파쇄기를거쳐자력선별기와비철선별기를거쳐금속류와비금속류로분리한다. 이후정량공급기를거쳐성형을한후제품을생산한다. 철류 금속류 비금속류 폐플라스틱 + 파지 수선별 1 차파쇄기 자력선별기 2 차파쇄기 자력선별기 고형연료 자력선별기 비철선별기 성형기 정량공급기 중화제 < 그림 2-5> RPF 제조공정의예 RPF는재활용이곤란하여단순소각, 매립되던혼합폐플라스틱을고형연료화하여품질기준에적합한고형연료가시설등급별사용기준에따라사용될경우생산자책임재활용제도 (EPR) 내에서의재활용실적으로인정하고있다 [6]. 2003년 8월정부는폐플라스틱재활용의향상을위해고형연료제품의품질기준 규격및규격별사용처등을규정함을목적으로하는 폐플라스틱고형연료제품의품질기준 사용처등에관한기준 ( 환경부고시제 호 ) 을고시하였고 RPF의품질 규격시험기관은국립환경연구원, 환경관리공단등을비롯하여총 7기관이며폐기물공정시험방법및대기오염공정시험방법에의한시험방법을준용하도록한다. 다음은 RPF의품질기준및규격, 사용시설등급과사용시설등급별 RPF 규격이다

40 < 표 2-5> RPF 의품질기준 항목크기저위발열량수분 HCl 농도 내용 직경 50mm이하길이 100mm이하 6,000kcal / kg이상고형연료제품무게의 10% 이하 1,000 ppmv이하 자료 : 폐플라스틱고형연료제품의품질기준 사용처등에관한기준 제 3 조 < 표 2-6> RPF 의규격 항목구분내용 연소성에따라 HCl 농도에따라 가 군 직경 20mm미만의성형 RPF 나 군 직경 20mm이상 50mm이하의성형 RPF 1 급 50ppmV이하 2 급 50ppmV초과 300ppmV이하 3 급 300ppmV초과 1,000ppmV이하 자료 : 폐플라스틱고형연료제품의품질기준 사용처등에관한기준 제 4 조 < 표 2-7> RPF 의사용시설등급 A 등급 구분 B 등급 가 나 내용 산성가스를처리하기위한건식, 반건식또는습식처리장치 ( 처리공정을포함 ) 및비산재를처리하기위한전기집진기또는여과포집진기를구비하고 RPF 를발열량기준으로 30% 이내에서보조연료로사용하는시멘트소성로, 10MW 이상인화력발전소및석탄사용량이시간당 2 톤이상또는액체연료사용량이시간당 1,200 리터이상인지역난방시설, 산업용보일러 제철소고로, 슬러지처리시설 RPF 전용사용시설로서 RPF 사용량이시간당 2 톤이상이며, 산성가스를처리하기위한건식, 반건식또는습식처리장치및비산재를처리하기위한전기집진기또는여과포집진기를구비하고소각로에준하는성능검사에합격한산업용보일러 RPF 전용사용시설로서 RPF 사용량이시간당 200 kg이상 2 톤미만이며산성가스를처리하기위한건식, 반건식또는습식처리장치및비산재를처리하기위한전기집진기또는여과포집진기를구비하고소각로에준하는성능검사에합격한산업용보일러또는 RPF 사용량이시간당 200 kg이상 2 톤미만인슬러지처리시설 자료 : 폐플라스틱고형연료제품의품질기준 사용처등에관한기준 제 5 조

41 < 표 2-8> 사용시설등급별 RPF 규격 구분 A B 1 가, 나 2 3 자료 : 폐플라스틱고형연료제품의품질기준 사용처등에관한기준 제6조관련별표1 주 ) 규격별, 사용시설별로 는사용이가능함을의미하며, 는사용이불가능함을의미 RPF는불순물의혼입이적은산업폐기물혹은선별된일반폐기물이원료가되고있기때문에, 연소시염소가스에의한보일러의부식을억제할수있다. 또다이옥신, 유황가스등유해가스의발생도적고, 배가스의처리가용이한이점이있다. 또한폐플라스틱이주원료이기때문에발열량이높고석탄가격의 1/3로경제성도있으며, 고형에서고밀도의특성을가지므로핸들링이나저장도용이하다. RPF는화석에너지대체연료로써온난화대책에이바지할뿐만아니라, 단순소각혹은매립처분되는폐기물을효과적으로이용하는환경상의매리트가많이있다. 일본에서는최근제지산업의노력으로 RPF의화석에너지대체연료로서의평가가높아짐에따라양질의원료확보곤란, 가격의불확실성, 그리고화석에너지대체연료로서의위치불안정성의문제가불거지고있다. 또한제지산업이외에도철강, 화학등향후 RPF의도입및이용확대를계획하고있는업계도늘어나고있다 [7]. RDF와 RPF는원료수집과정에서원료성상, 제품성상등에차이점을가지고있다. RDF의경우는주로자치단체가수집하는배출원이불특정다수의생활계쓰레기이며수분함유율이 RPF에비해높다 [6]. 반면, RPF는 RDF에비해수분함유율이비교적낮지만, 발열량이 2,000~4,000kcal/kg정도높은이점을가지고있다

42 다음은 RDF 와 RPF 의특성을비교한것이다. < 표 2-9> RDF 와 RPF 의특성비교 구분 RDF(Refuse Derived Fuel) RPF(Refuse Paper&Plastic Fuel) 원료수집 자치단체에의한수집불특정다수배출원의선별지도에한계 민간기업의선별배출배출원으로의인수조건제시에의한선별수집 원료성상 조성 수분 선별철저에한계가있고불연물, 이물혼입이있다. 선별설정이필요 생활계쓰레기잔액에의한수분률이높다. 건조설비가필요 조성이특징되어이물혼입이적다. 사전선별용이 배출원에서의관리로수분률이낮다. 제품성상 발열량 3,000~4,000 kcal/kg 5,000~8,000kcal/kg( 종이혼합비에따름 ) 크기 15~50 이물혼입으로소경크기의제조는곤란 6~20 이물혼입이적기때문에공기수송이가능한소경 연료화부대시설 집진장치건조기배기가스처리장치부패방지용첨가제장치연소시중화용첨가제장치 집진장치 자료 : 김상범, 최명제 (2007). 폐플라스틱의재활용기술동향. 한국공업화학회지. RPF 생산시설은사업체별로기술수준의차이가매우큰편이며펠렛형으로만드는업체는 2~3곳에불과하고많은업체가가열용융하여부정형으로성형을하고있다. 가열용융방법을사용하는업체는가열시 PVC 등이열분해되면서 HCl이배출되어공해를유발하는문제가제기되고있다. 최근에가열용융방식으로생산한부정형 RPF는저급물질재활용이되는경우가많아졌고따라서 RPF의에너지재활용은다소감소가예상된다. 국내에서생산된 RPF는 5개의시멘트회사와 1개제지회사및 1개화훼집단난방보일러에서연료로사용되었다. RPF생산초기에는 RPF제조자가운반비를부담하면서시멘트공장에무료공급하였으나최근과같이양질의 RPF는제지회사가 200km이상의거리에도불구하고운반비를부담하면서 RPF를사용하고있다. < 표 2-10> 에나타나있듯이현재우리나라는 2004년이후 RPF 생산업체가 2007년 25곳이되면서업체들의생산능력이점점커지고, 이에따라생산량도많이증가하였다. 2008년에는 27곳의 RPF 업체가가동될예상이며, 생산능력과생산량모두최고량을보일것으로예상된다

43 < 표 2-10> RPF 생산능력및생산량 구분 ( 예상 ) 업체수 생산능력 ( 톤 ) 121, , , , ,020 생산량 ( 톤 ) 20,434 21,539 33,969 41,294 54,179 자료 : ( 사 ) 한국플라스틱자원순환협회 RPF 는용융고화, 응집, 펠렛형태로제조가되는데, 각각의생산능력과공급량이다르다. < 표 2-11> 은 RPF 의형태별생산능력및생산 공급현황을나타낸것이다. < 표 2-11> RPF 형태별생산능력및생산 ( 공급 ) 현황 구분 용융고화 생산능력 ( 예상 ) 공급량생산능력 공급량생산능력 공급량생산능력 공급량생산능력 공급량 89,250 15, ,300 13, ,332 21, ,282 21, ,888 20,669 응집 15,720 2,840 15,720 5,796 48,070 10,538 49,420 12, ,932 23,660 펠렛 16,200 1,760 16,200 1,860 16,200 2,048 55,200 6,640 55,200 9,850 합계 121,170 20, ,220 21, ,602 33, ,902 41, ,020 54,179 자료 : ( 사 ) 한국플라스틱자원순환협회 용융고화형 RPF의경우 2005년급격히생산능력이증가하면서 2007년까지꾸준히증가하여왔으나, 2008년에는감소할것으로예상된다. 하지만공급량의경우 2005년생산능력이증가한것에대비해오히려공급량은감소하였고, 2008년에도공급량이감소될것으로보인다. 응집과펠렛형 RPF의경우 2008년에도생산능력과공급량모두증가할것으로예상되며응집형 RPF는 2008년에생산능력이급격하게증가될것으로보인다. RPF의공급기반측면에있어서는원료의안정적인확보가최대의과제가된다. 폐플라스틱이나산업계폐지는채굴이나제조가능한자원이아니므로인위적으로수급을컨트롤하는것은당연히어렵다. 따라서공급량을확보하는방법으로서는, 폐기물로써배출된양중에서비용혹은환경측면에서 RPF 원료로이용하는것이유리한양을될수있는한늘리는것에

44 있다 [7]. 향후국제석탄시장의동향을볼때석탄가격의상승은불가피할것으로판단되므로그로인하여화력발전소, 시멘트공장이나제지공장등에서 RPF 공급요청이많아질것이고그에따라서양질의 RPF를중심으로정상적인시장이형성될것으로보인다 [8]. RPF에대한에너지재활용은간단한재활용방법으로써열을회수한다는이점은있지만값비싼석유로부터만들어진플라스틱을태워버린다는점과유해물질의발생이가능하다는점에서자원의재활용과환경적인측면에서아직까지는바람직한방법이아니라는지적되고있다 [9] TDF(Tire Derived Fuel) 폐타이어고형연료제품 (TDF) 은 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2 항관련별표7 제1항에따르면, 크기의일관성을유지하고선별 파쇄 절단등의방법으로가공하되, 가공품의가장긴단면의길이가 120mm이하로제조된것을말한다. 다음은 TDF의품질기준을나타낸것이며, < 표 2-12> 에표시되지않은금속성분의품질기준은가연성폐기물고형연료제품 (RDF) 의금속성분품질기준과동일하며제2장 고형연료제품 < 표 2-2> 에서설명하였다. < 표 2-12> TDF의품질기준항목내용크기길이 120mm이하저위발열량 6,000kcal / kg이상수분고형연료제품무게의 10% 이하회분고형연료제품무게의 4.0% 이하염소고형연료제품무게의 2.0% 이하황고형연료제품무게의 2.0% 이하자료 : 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의3 제2항관련별표7 제1항주 ) 수분, 회분, 염소, 황성분은건조된상태를기준으로함. TDF는파운드당 14,000~15,000 BTU의에너지를얻을수있다. 또한석탄보다 25% 정도발열량이크고일정한연료를공급받을수있다는점에서 TDF 사용량이점차늘어나고있다. 미국에서는 1990년부터지난 2003년까지 TDF로쓰인타이어가 105만개에달한다. TDF는

45 비용, 수분함유량, 질소산화물의방출이다른연료보다작아서시멘트킬른, 펄프 / 제지공장, 보일러등에서많이사용되고있다. 또한 TDF 자체의 88% 가탄소, 수소, 산소로되어있어연소후재의발생이적고석탄을연소했을때보다질소량이낮다. 실제적으로 TDF에는염소와수은이거의없고황의함유도낮아서대기오염물질과중금속의영향이거의없다고볼수있다. TDF의사용은에너지비용이상승하면서증가하고있으며, TDF의질은계속해서향상되고있다. 1979년부터 TDF가알려지면서, TDF를처리하는공정이많아지게되고법제정자들과제조업자들에게 TDF공정은이미친숙해져있다. 공급과운반이보다안정적인 TDF는재고타이어처리에가장큰규모의시장을형성하고있다. 외국의 TDF 사용처및사용량은다음 < 표 2-13> 과같다. < 표 2-13> TDF 의사용처및사용량 구분일본미국대만 내용 2000 년기준 200 만kW ~ 2010 년 400 만kW목표. 국가적인폐기물신에너지기술관련법규로지원 년기준 1 억 3 천만개폐타이의연료사용. ( 시멘트소성용과산업용연료 40.8%, 전력생산시설 18.4% 사용 ) 2000 년폐타이어를 50% 비율로연소가능한 50 MW발전시설가동 자료 : 금호석유화학내부자료 외국의경우, 석탄을포함한기존의다양한연료와폐타이어의혼소에의하여발전하는기술은에너지가격이저렴한미국등에서활성화되어왔으며, 석탄연소시의오염물질제거를위한환경설비를공히사용하여정상적인운전을수행하고있으며 < 표 2-13> 과같이일본, 미국등의나라에서 TDF를사용하고있다. 일본은폐기물의종류에상관없이신에너지기술관련법규에의하여 TDF를지원하고있으며, 그가운데발전분야는 2000년기준으로 200만kW에서 2010년기준으로 400만kW로목표하여국가적시책으로지원하고있다. 미국은다양한폐타이어이용기술들이적용되어 2003년 1억 3천만개의폐타이어가연료로사용되었는데, 시멘트소성용과산업용연료즉, 제지산업, 산업용보일러, 전용연소시설로각각 40.8% 가사용되었으며, 전력생산시설이 18.4% 의분포를갖는다. 기타해외의사례로대만의경우는 2000년에폐타이어를각각 50% 비율로연소할수있는 50MW발전시설을정상가동하고있다 [12]

46 하지만이러한장점이있는반면 TDF 사용에도한계가있다. 시멘트킬른의경우, TDF를사용하면총아연량이 4,000ppm을초과하지못하고석탄연료의 25~30% 대체율을가진다. 펄프 / 제지공장에서 TDF를사용할때 scurubber 없이는연료대체율이 10% 미만밖에되지않으며, wet scrubber 사용시에는유출물질중아연의양이오히려집중되어발생한다. 또한공정에서사용하는 TDF에포함된철심이격자에쌓일위험도있다 [11]. 폐타이어를연료로사용할경우여러가지환경오염물이발생하게되는데, SO X 와 NO X, 먼지등오염물질은저감방안을통해감소시킬수있다. 또한폐타이어전용연소설비는기존고체연료연소설비보다대기오염물질배출이훨씬적고, 환경적으로안전하다고미국 EPA에서보고한바있다. SO X 의경우석회석분말을공급하여연소과정에서발생하는아황산가스를반응시켜일반적인 Ca/S의몰비를 5.8 정도로유지하여 850 에서충분한반응시간이주어지기때문에대기중에배출되는농도를 65ppm 이내 ( 산소농도 6% 적용 ) 로유지가가능하다. NO X 의경우에도농도 35% 정도의요소를주입하는 SNCR(Selective Non-Catalytic Ruduction) 방식을사용하며 Bag Filter 전단의 cyclone에서주입이이루어져 NO X 의농도가 60ppm 이하로유지가가능하다 [12] 소각 (incineration) 소각은고형폐기물의초기체적을 80~90% 까지감량시킬수있고부패성물질을안정화시킬수있다. 소각은폐기물을가연성물질로만분리수거하여파쇄한후소각로에서연소시키므로써그연소열을회수 이용하는방법이다. 이때가연성폐기물은하수처리장의슬러지와혼합하여소각하기도하는데발생되는열은보일러에서흡수하여수증기를생산하여발전을하거나지역난방에사용되기도한다. 폐기물의소각에는충분한온도와연소시간및혼합이이루어져야한다. 이것을 3T(Temperature, Time, Turburance) 라고한다. 특히소각온도는발화온도, 수분함유량, 사용공기량, 연소기의모양에따라변화한다. 따라서온도가낮아지면 HC, CO, 냄새등이발생할우려가있다. 공기에서자연물자체는일반쓰레기인경우 250~400 에서연소되므로이이상의온도를소각온도라고할수있다 [10]

47 3.3. 건류소각 폐타이어의건류소각은건류반응기내에서폐타이어중에존재하는탄소와수소의일부를연소시켜그연소열을이용하는직접가열식열분해를일컫는다. 연소열은폐타이어의화학결합을파괴시켜 C 1 ~C 4 의저분자기체성가스와분자량이약간큰액상의유기물질 ( 벤젠, 톨루엔, 사이렌, 나프탈렌족등 ) 으로전환시킨다 [13]. 또한완전연소하기에불충분한산소를공급하기때문에미연소상태로배출되는 CO와일부완전연소생성물인 CO 2,H 2 O 등이생성된다 [14]. 고체폐기물의건류소각방법은극소량의산소하에서처리되며폐타이어건류소각에서의화학적반응은타이어의화학적성분, 표면구조, 타이어의물리적성질등과건류소각공정의조건 ( 산소의주입량, 온도, 연소로의구조 ) 에따라상당히복잡하게일어나고있다. 건류공정과비슷하면서무산소하에서일어나는열분해공정은유기탄소성폐기물의소각방법과비교하여양질의직접, 간접에너지를회수할수있는점과대기오염물질의배출을최소화시킬수있는점에서많은사람들의관심의대상이되고있다. 하지만이러한건류소각방법은적합한대기오염방지시설을갖추지않고서는많은양의분진, 탄화수소, 황산화물, 질소산화물등의오염물질을발생시켜 2차대기오염문제를일으키게된다 [15]

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49 제 3 장. 품목별재활용방법의종류및분류 1. 폐타이어의재활용방법 국내폐타이어의재활용방법은 < 표 3-1> 과같이물질재활용의가공이용과원형이용, 열적재활용의 TDF, 건류소각, 열분해로나눌수있다. 물질재활용의가공이용은고무분말과밧줄, 재생타이어로분류할수있으며, 원형이용은수출, 매립장차수재, 수출중고차로의장착이있다. 열적재활용은건류소각, TDF 및열분해가있다. < 표 3-1> 폐타이어재활용방법 물질재활용 열적재활용 가공이용 원형이용 열이용 고무분말밧줄재생타이어수출매립장차수재수출중고차로의장착건류소각 TDF 열분해 1.1. 공통방법 기계적파쇄 기계적파쇄는물질재활용이나열적재활용을위해서공통으로사용되는기술로써제 2 장 1.1. 물질재활용의분류에서이미설명하였다 선별 (separation) 폐기물중의물리적조성을그물성에따라기계적으로선별하는기술에는각조성간의파쇄특성의차, 비중차, 입경차, 자기적특성의차외에광학적성질의차를이용하는방법들이있다

50 1) 풍력선별정지공기중에물체를낙하시키면처음에는작용하는중력에의하여가속되지만어느정도지나면가속도는없어지고공기의저항력과물체에작용하는중력이평형을이루어등속도, 즉종말속도 (terminal velocity) 로서물체는낙하된다. 물체의형상이나크기가같으면물체의낙하속도와공기의저항과의관계가같다고생각하여이것에대하여물체의비중이다르면비중이작은물체에작용하는중력도작으므로이것에대응하는저항력도작다. 같은비중의물체에있어서크기가작으면중력은입경의 3승에비례하여작아지며저항력은 1~2승에비례한다. 따라서, 입경이작은것은낙하속도가늦어지는쪽으로평형을이루게된다. 이상과같이풍력선별은공기중을낙하하는속도의차를이용하는선별법으로중력의방향과수직으로공기를송풍하여선별하는횡형과중력의방향과역방향으로공기가흐르도록되어있는종형의 2가지가있다. 2) 진동체선별진동및체의효과를이용한선별에는진동체가있다. 체에의한선별은조성에따른입경의차가클수록효과가크다. 체분급효과를얻기위하여서는조성에따라파쇄입경의차가크게날수있는파쇄기와조합하여사용할필요가있다. 입경의차뿐만아니라반발력, 비표면적, 비중등의차를이용한선별기로서 cascade 진동선별기가있다. 이것은진동체의체면에위치한곳에적당한 pitch와각도로루버 (louver) 를배열설치하고미리선정된진동조건 ( 진폭, 진동수, 진동방향, 진동파형 ) 으로진동시켜상류로부터루버윗면으로폐기물을공급하고폐기물의조성간의물성차에따라루버위를미끄러져내려가면서합성수지류와같은비표면적이큰 group은하류쪽으로미끄러져내려가고토사, 유리등비교적무거운 group은루버사면을낙하하여분리된다. 이때공기의흐름을이용하여가벼운물질을부유선별할수있다. 상단분리와하단분리의한계는루버의각도와간격, 진동조건등에의하여변화시킬수있다. 3) Trommel에의한선별 Trommel( 회전체 ) 은원통의체를수평으로부터전후 5 o 전후로경사된축을중심으로회전시켜체분리하는것이다. 이것은특히한개의원통을길이방향으로구분하여눈목이다른체를설치하여입경별로폐기물을선별하는것이다. 투입된폐기물은 tumbling 작용을받으면서경사를따라배출구쪽으로이동하면서순차적으로입경이작은것부터선별된다

51 4) 자력선별폐기물로부터철등의자성을가진물질을분리, 회수하는대표적인방법에는자력분리방식이실용화되어있다. 장치의형식으로는자기드럼식과 magnet conveyor 식등이있는데이러한장치를여러단사용하여회수율과회수물의순도를높이고있다. 5) 광학적선별광학적선별법에서는물질의광학적특성, 예를들면색의차를이용하여선별하는것으로, 공급부에서는진동 feeder에의하여물체를서로떨어뜨리게한후광학부로공급된다. 광학부에서는 1개의 lamp와 3~4개의광전지가있어서광전지는각각광학박스의반대쪽에설치된기준색판방향을향하고있다. 입자가광학부로접근하면광전지감응계의중심부를통과, 입자각면의반사특성과기준색판간의편차를감지하게된다. 미리설정하여놓은기준과다른입자에대하여서는광학계의신호에따라고압공기가순간적으로분사되어입자를분리시키게된다. 6) 와전류 (eddy current) 분리와전류분리법은비극성이고전기전도도가좋은물질 ( 동, 알미늄, 아연등 ) 을와전류현상에의하여다른물질로부터분리하는방식이다. 와전류는시간적으로변화하는자장중에놓여진도체의내부에전자유도에의하여발생하는와류상의전류이다. 와전류에의한磁束의방향은새로이생긴자속과반대방향이되고이러한 2개의자속에의하여반발력이발생한다. 이러한원리를이용하여핵이 2개있으면고유저항, 導磁率등물성의차이로부터크고작은반발력이상대적으로발생하여비자성의도체는분리된다. 7) 중력선별중력선별에서가장대표적인방법은중액선별이다. 중액선별은비중이다른 2종의혼합체를양자의중간비중을갖는중액 ( 고체현탁수, 염화칼슘수용액등 ) 을매체로하여가벼운고체를부상시키고무거운고체를침강시켜서선별하는방법이다 물질재활용방법 폐타이어의물질재활용방법에는폐타이어를파쇄하여입자크기별로다양하게고무분말을

52 만드는방법과폐타이어고무부분을밧줄로만드는방법, 폐타이어의마모부분을새고무로 코팅하여재생타이어를제조하는방법, 수출, 매립장차수재, 수출중고차로의장착등이 있다 고무분말고무분말을생산하는방법은기계적파쇄후에다시더작은분말로생산하기위한방법이대표적이나, 재생타이어제조공정시트레드를일정하게깎아내는과정에서발생하는경우와 TDF 제조공정시발생하는분말도있다. 1) 고무분말제조방법고무분말은파쇄에의해제조되는데, 파쇄방법에는상온파쇄와냉동파쇄가있다. 냉동파쇄는 Dry Ice를냉매로하는것과액체질소를냉매로하는것 2가지가있다. 냉동파쇄기는상온에서연성을가지고있어파괴에너지가큰물질을적은에너지로충격파쇄하는방법으로서응축수증기에의한부식대책이나단열보냉에적합한구조여야하며, 오스테나이트계 Stainless가기계적특성, 우수한내식성, 비자성, 낮은열전도도등의장점이있어서많이사용되고있다. 냉동파쇄는모터류, 자동차타이어, 피복전선, 플라스틱류파쇄에주로이용된다. 상온에서파쇄하기어려운물질을파쇄할수있다는점과복합재질의선택파쇄가가능하며유기물을고순도 고회수율로회수가능한장점이있다. 또파쇄에소요되는동력이적으며소음진동을줄일수있다. 파쇄기의발열및열화를방지하지만투자비가크므로특수용도로만주로활용된다 [3]. 국내에서는냉동파쇄방법을개발하기위해여러기술들이개발되고있으나실용화면에서는되지않고있다. 2) 고무분말을이용한제품생산된고무분말은도로포장재, 방진 방음재, 충격완화재등의원료로쓰이며재생타이어의원단으로도이용된다. ( 주 ) 크리오텍에서는상온파쇄와냉동파쇄두가지공정으로고무분말을생산했었는데, 현재는상온파쇄공정만가동하고있다. 다음그림은 ( 주 ) 크리오텍의고무분말을생산하는공정으로상온파쇄공정과냉동파쇄공정을나타낸것이다. 이러한공정을거쳐고무분말이생산되면도로포장재, 방음 / 방진재, 충격완화재등으로재활용제품을만들고판매한다

53 < 그림 3-1> 고무분말생산공정도 ( 상온파쇄공정, 냉동파쇄공정 ) 가. 도로포장재로의이용도로포장재는자갈과아스팔트의혼합물에폐타이어고무성분을분리하여입자상태로만든폐타이어가공물을 17% 미만으로배합한것을말한다. 도로포장용미끄럼방지용저감재는폐타이어, 제강슬래그, 폐도자기를혼합한것으로도로의구배가급하거나급커브구간및경사로등제동거리가요구되는구간에눈이나비로인하여노면에슬립 (slip) 현상이발생하고도로면이미끄러워진다. 이로인해차량사고가발생하는위험을줄이는방안으로미끄럼방지용저감재가도로면이나일부교량노면에설치되고있다 [16]. 나. 방진 방음재로의이용방진 방음재는폐고무 50~70% 와신고무 30~50% 를혼합하고 140~160 의온도에서 15~30분간가황처리한후성형기에서일정한두께의고무시트를생산한다. 고분자발포체를이용하여 2개의고무시트를접착시키는것으로도방음및방진시설이완성된다 [2]

54 다. 충격완화재로의이용최근고무분말을인조잔디에사용하여운동장에서의체육활동시넘어지거나다칠것을대비하여충격완화용으로도사용한다. 흙먼지날리는학교운동장을초록의쾌적한체육공간으로탈바꿈시켜학생과지역주민이함께활용하는것을목표로교육인적자원부 ( 이하교육부 ) 와문화관광부 ( 국민체육진흥공단 ), 지자체, 교육청이함께손잡고추진한 학교잔디운동장조성사업 은 2010년까지총 1772억원을들여전국적으로 443개교 ( 초 중 고 ) 에인조잔디를깔아학생들과지역주민들의건강과안전에큰도움이될것으로일찍이기대를모았었다. 하지만이런기대에찬물을끼얹듯최근인조잔디의고무분말에서납과휘발성유기화합물 (T-VOC), 다핵방향족탄화수소 (PAHs) 등의발암물질이검출돼유해성논란이발생했다. 이발암물질들은빈혈이나유두종급기야피부암까지유발될수있으며, 특히아이들의건강을위협할수있다는주장이여러단체들로부터제기되었으며, 인조잔디아래에깔아충격을완화해주는것으로사용된고무분말은아이들이인조잔디를밟을때마다발생하는발암물질의원인으로꼽히며문제가심각해졌다. 하지만이는중국산고무분말에해당하는내용이였으며, 국내산고무분말은인체에유해성이없음이밝혀졌다. 이에환경단체에서는발암물질이검출된학교의명단을제출하여인조잔디설치사업을전면중단하기를촉구한상태이며, 2007년 10월까지각학교에설치된중국산고무분말을국산고무분말로교체할것을밝혔다 [17] 밧줄폐타이어의고무부분을절단하여밧줄로만드는방법은스프링완충재나바닥재의재료로활용이된다. 폐타이어의고무부분만을절단기계에넣고긴밧줄을생산하는데폭이넓은밧줄과폭이좁은밧줄이생산된다. 타이어의안쪽고무부분은가공을거쳐넓은밧줄로만들어스프링완충재로쇼파나침대에사용되며, 바깥쪽고무부분은용달차량의밧줄이나밧줄을엮어고무매트로사용하는데에쓰인다 재생타이어 국내 60 여개타이어재생업체가폐타이어중에서재생원단으로이용가능한것을선별하 여재생타이어로가공하고있으며주로트럭이나버스용인대형타이어를재생하고있다

55 수출수거한폐타이어중에서재사용이가능한것을선별하여외국에수출하고있으나점점감소하고있는추세이다. 이는소비자의의식변화로인해타이어를수명이다할때까지오래이용하므로서수출용폐타이어의배출량이많이줄어들었고, 폐타이어의질이향상되면서수명이길어졌기때문이기도하다 매립장차수재폐타이어의대량처리방법중하나는매립장차수재이용이다. 98년이후군부대의매립과토목공사용폐타이어사용은중단되었으나매립장차수재로는원형이용이되고있다. 쓰레기매립장에원형의폐타이어를상호결박하여바닥에고정시킨다음칠출수유도용, 차수막보호용으로이용하고있으며쓰레기매립장공사지역이대부분폐타이어수거지역과가깝기에수송비가절감되는특징이있다 [1] 열적재활용 열분해열분해를하게되면투입량에대비하여발열량이 10,000kcal/kg 이상의오일이 40% 생성되고탄소가주성분인 char도 40% 정도생성되는것으로알려지고있다. 그러나오일과 char 에황성분이포함되어있어이를연료로사용하는경우 SOx 발생량이높고생성오일의경우는그성분이다양하여고부가가치의오일로활용하는데는한계가있다 TDF 국내의폐타이어재활용은현재 80% 정도가에너지화기술에의하여처리되고있으나기존의단순연료화하는기술에편중되어있으며, 국내의산업화에너지수요중에서전력분야는원자력또는화력발전소신설의어려움및국가예산의확보문제등으로한국전력주도형공급체계가민간주도형전력공급체계로전환되는상황에서연료이용중심의폐타이어에너지재활용방법에서외국처럼전력및스팀생산을위한체제로의전환이불가피한상황이다. 현행과같이시멘트킬른에서폐타이어를소각하는경우에는폐타이어내부의금속 wire가

56 함께연소되어산화철로밖에활용할수없으나, 폐타이어를열병합발전소에서 TDF로사용하는경우에는사전공정으로금속 wire를미리분리하여고강도의금속 wire를고부가가치의재료로활용할수있다. 국내에서는 TDF의사용으로인해폐타이어회수율이증대되고환경오염을사전에예방할수있을것이며, 유연탄이나석유를수입하는것의대체효과도크다. 폐타이어를연료화하여증기와전기를생산하여석유화학공장에공급하는경우에생산원가도절감되고국제경쟁력강화에도기여할수있을것이다 [12]. 1) 시멘트킬른에서의 TDF 사용시멘트킬른은기본적으로석회석, 찰흙및혈암이극단적인온도변화에의해격렬한화학반응이일어나클링커로그것들을변형시키는큰로이다. 시멘트킬른에서는다양한크기의 TDF가사용된다. 시멘트킬른에서타이어칩을사용하는경우공급률이일정하다는장점이있으나, 타이어를파쇄하는데노동력이필요하며비용이많이든다. 타이어를파쇄할때발생하는고무부스러기를모아 TDF로사용하기도한다. 시멘트산업은철을필요로하는공정으로폐타이어철심의제거작업이불필요할뿐아니라, 타이어전체를이용하게되면취급비외에는비용이들지않는이점이있다. 따라서업체에따라타이어를통으로사용하거나, 칩으로사용하는등투입방법은다르다. 투입될폐타이어는트럭에서시멘트킬른으로가는컨베이어로수동운반되며, 컨베이어는지정된시간간격으로타이어를옮겨한번에 1개의타이어를투입한다 [18]. 폐기물은시멘트공정에서원료와연료로사용된다. 석탄회, 하수슬러지, 소각회, 비철금속슬래그등은시멘트의원료로투입되고폐타이어, 폐윤활유, 폐플라스틱, 재생연료유등은유연탄을대체하는대체연료로사용된다 [19]. 폐기물은재생시킬수없는화석연료를대체할수있으며에너지함량이화석연료의에너지함량과비슷하다. 또한화석연료를사용하는시멘트소성로의배출물질과유기물, 금속을함유한폐기물을보조연료로사용하는소성로의배출물질에는실질적으로큰차이가없다 [20]. 프랑스, 독일, 덴마크, 미국, 캐나다등선진국들은이미지난 1990년대초반부터폐기물을시멘트생산의원료및연료로적극활용하고있으며, 각국가의정부와지자체는폐기물활용의최적창구로시멘트공장을인정하고있다. 국내에서는 1970년대이후시멘트생산설비에서폐기물이보조연료로사용되어왔으며, 시멘트소성로에의한폐기물처리량은매년증가하고있다. 유럽과일본에서는이미시멘트

57 톤당 400kg 이상의폐기물을사용하고있다 [19]. 시멘트킬른에서의 TDF사용은폐기물소각처리공정과유사하지만환경측면에서보면큰차이가있다. 폐기물관리법에의하면, 소각로는다이옥신의생성을억제하기위해완전연소조건인소각온도 850, 체류시간 2초이상으로설계하도록하고있다. 하지만시멘트킬른은 1450 의온도이며가스체류시간은 5초이상이다. 소각로에비해연소조건이월등히우수하다. 이렇듯고온에서유기물이완전연소되기때문에다이옥신과같은유해물질배출량이소각로에비해현저히낮다. 하지만, 1999년부터시멘트킬른에서의폐기물재활용량이증가하면서시멘트에포함된중금속의유해성, 공장주변의분진빛대기오염, 지역주민건강영향등의문제가지속적으로제기되어왔었다. 2008년환경부에서는시멘트킬른에서의환경성문제를재검사하여유해성논란의문제를해결하고, 시멘트킬른에대한환경관리를강화하는방안을마련했다 [21]. 시멘트원료는약 30분에걸쳐로를통과하므로원료내의유해물질또한철저하게분해된다. 로에투입된폐기물은완전연소돼결국재만남게된다. 소각로의남은재는유기물이포함되어있어서매립등의방법으로최종처리하지만, 시멘트소성로에서는재의성분이 CaO, SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 등의무기물로만이루어지기때문에시멘트원료로활용이가능하다. 이처럼폐기물로만들어진시멘트는 에코시멘트 로불리는데토양에매립되거나해양투기될폐기물이시멘트소성공정을통해양질의시멘트제품으로재탄생하는것이다. 이는일본과프랑스에서도환경적효용을인정하고프랑스에서는일반화되어있다 [19]. < 표 3-2> 에서나타나듯이시멘트소성로에서의폐기물처리량은 2005년에 227.2톤으로감소추세를보였으나 2006년에다시 269.6톤으로증가하였다. 실질적으로시멘트소성로의열적재활용량이국내에서가장많은비율을차지하고있으며시멘트산업은폐기물대체연료로서기존화석연료를대체하고 CO 2 와같은온실가스의세계적인부하를경감하여지속가능한발전에크게공헌할수있다는점을실증하였다. 시멘트는톤당 0.83톤의 CO 2 를발생하며석회석탈탄산은킬른으로부터배출된 CO 2 의비율이가장크다. 시멘트산업은에너지집약적이며비용또한총생산원가중에서큰비중을차지하고있다 [22]

58 < 표 3-2> 연도별시멘트소성로폐기물처리량 ( 단위 : 천톤 ) 년도 총사용량 소계 석탄재 ( 연소재 ) 부원료 철강슬래그 오니류 기타소계폐타이어 보조연료 폐합성수지 기타 ,778 1, ,639 2,326 1, ,883 2,408 1, ,272 1,875 1, ,696 2,106 1, 자료 : 환경부보도자료 시멘트소성로관리기준 (2008) 주 ) 기타 : 폐고무, 폐목재, 폐지등 하지만 99년부터자원의재활용을촉진하기위해시멘트소성로에서의폐기물재활용을허용한이후, 재활용량이증가함에따라그간시멘트에포함된중금속의유해성, 공장주변의분진및대기오염, 지역주민건강영향등의문제가지속적으로제기되어왔었다. 폐기물을섞어제조한시멘트의인체유해성논란과관련하여환경부의시험결과중금속등유해물질이기준치이하인것으로나타났다. 환경부와국립환경과학원은 14일국내외산시멘트로제작한콘크리트에대해미국음용수자재시험법 (ANSI a) 에의한중금속용출시험결과 Pb( 납 ), Cu( 구리 ), Cd( 카드뮴 ), As( 비소 ), Hg( 수은 ), T-Cr( 총크롬 ) 등 6개중금속모두각항목별최대값이기준치의약 2분의 1 수준인것으로나타났다고밝혔다 [19]. 2) 산업용보일러에서의 TDF 사용산업용보일러는일반적인보일러보다다양한연료를이용하는데, TDF는산업용보일러의보충연료로사용된다. 타이어를파쇄하여칩의형태로산업용보일러에공급하는데모든산업용보일러에사용할수있는것은아니다. 응집으로인한공급로의막힘은물론이고타이어의철심이문제가된다. 타이어의철심은연소하기전제거하지않으면, 연소후재와섞여처리에문제가생긴다. 이로인해산업용보일러의각시설에서는연소후재의처리에대해 TDF를평가한다 [18]

59 3) 제지공장에서의 TDF 사용제지공장에는종이를만들기를위한에너지를공급하기위하여이용되는큰보일러가있다. 이에너지는목재를연소하여일반적으로공급된다, 그러나나무는열효율과수분함유량에서변동이심하여, 연소의안정을위해석탄, 기름과같은다른연료를보충한다. TDF는최저수분함유량과고효율을가지기때문에목재의보충연료로사용된다. 제지산업에서 TDF는철심을제거한타이어칩의형태로사용된다. 타이어내부의철심은수시로공급라인을막을수있으며, 연소후남은재를농부에게때때로판매하는데이에철심은문제가된다 [18] 건류소각 국내의피혁공장이나식품가공공장, 타이어제조공장에서건류식소각설비를설치하고 연료를폐타이어로대체하여이용하고있다. 2. 폐플라스틱의재활용방법 국내폐합성수지재활용방법및특징을살펴보면, 범용합성수지폐기물은대개 6종의폴리머로되어있어서처리에앞서선별하는데많은인건비가소비될뿐아니라훈련된시각을가지고도원료의종류를가려내기어려워서재생하는데에어려움이많다. 그동안개발된폐합성수지의처리및재활용방안은 < 표 3-3> 과같다. 합성수지폐기물의유효이용방법은폐합성수지의특성이나순도에따라다르게적용된다. 생산공정이나제품가공공정또는유통과정에서발생하는산업계폐기물은비교적순도가높으며직접석유화학공업의일차원료로환원시키거나재생또는재이용이가능하다. 소비과정에서발생하는도시계폐기물중순도가떨어지는중균질합성수지폐기물은열분해, 재생및재이용또는소각 ( 직접연소 ) 에의한에너지회수에적합하며특히불순물을많이포함하는도시계폐기물은소각 ( 직접연소 ) 을통한에너지의이용에만적용이가능할것이다

60 < 표 3-3> 폐플라스틱재활용방법 물질재활용 열적재활용 가공이용 원형이용 열이용 재생이용법파쇄이용법원형이용법고형연료제품 (RDF, RPF) 열분해소각 ( 직접연소 ) 2.1. 공통방법 수선별 폐플라스틱은종류가많을뿐만아니라, 수거될때폐플라스틱외의기타물질이섞일수있으므로수선별하는작업이필요하며, 재활용이나사후처리를위해서도재질을판별할필요가있다. 그러나플라스틱선별작업은어려움이많고인건비가많이소요된다. 전문가에의한재질의판정은만져보거나두드려보는물성검사를통하거나, 물에담그는침지실험, 표면을긁어보는경도상태파악등을통하여구분되며, 화학적인방법으로는태워서연소상태를파악하거나연소시의냄새등으로판별한다. < 표 3-4> 는합성수지재질판정을위한 5단계물리적방법을보여주며, < 표 3-5> 는재질판정을위한연소실험과정이다 [6]. 이두가지선별방법은합성수지단일재료의판정법으로이용되어지며, 복합재질을함유한합성수지의판별에는더많은경험상의전문성이요구되어지거나, 판별이불가능해질것이다

61 단계식별방법식별후결과합성수지판정 제 1 단계 제 1 단계 제 1 단계 제 1 단계 제 1 단계 육안관찰 불에쪼인다 물에담근다 15% 식염수에담근다 연필로긁는다 < 표 3-4> 플라스틱의선별 ( 물리적방법 ) 구별가능 알루미늄종이 구별불능 ( 2단계로 ) 유연해지지않는다 UF, MF, PF, 셀로판 유연해진다 ( 3단계로 ) 뜬다 PE( 고밀도, 저밀도, EVA), PP, BDR, PB-1 가라앉는다 ( 4단계로 ) 뜬다 PS(GPPS, HIPS), AS, ABS, PMP 가라앉는다 ( 5단계로 ) 4H로흠집 PVC( 경질 ), PMMA, PET, PFE 4H로이상없음 PC, PVDC 2H로흠집 PA, PVC( 연질 ) 자료 : 이희선. 폐기물자원화촉진을위한재활용특화단지조성방안연구. < 표 3-5> 플라스틱의선별 ( 연소시험방법 ) 샘플을태워본다 잘안탄다 연소시험과정 ( 연소 / 침지 / 냄새 ) 최종판정 타지않는다 ( 알루미늄 ) 변형 변형없음 불꽃을멀리하면불이꺼진다 불꽃을멀리해도탄다 자극성냄새가없음자극성냄새가있음 탄뒤검게변함백화연소광택변화없음 끓는물중에표면광택악화 20분간침지즉시꺼지고, 검은연기가다량발생양털, 손톱타는연기소량발생냄새발생희미한꽃향기 연기가없음 연기가조금난다 검은연기 목재냄새과일냄새 불소수지염화비닐리텐 페놀수지 메라닌수지 유리아수지 염화비닐수지 나일론수지 PET 셀로판메타크릴수지 양초냄새 폴리에틸렌 자극성냄새 PP, 폴리-4-메틸벤젠-1 약한초산냄새 에틸렌-초산 타서녹아떨어지지않음 폴리카보네이트 타서녹아떨어짐 PS, AS, ABS 자료 : 이희선. 폐기물자원화촉진을위한재활용특화단지조성방안연구

62 파쇄 (shredding) 합성수지폐기물을처리하는경우에우선문제가되는것은그선별및파쇄등이다. 합성수지의제조, 가공, 소비등의유통과정에서여러물질의혼재를피할수있다면처리가상당히용이하게되지만, 실제로는종이류, 섬유류, 금속류, 토사등이부착또는혼재되어있으며합성수지자체도여러재질의형태가혼합되어있다. 또한, 배출경로및종류등이불분명하여구별하기곤란한경우가많으며이러한요인이처리나유효이용에현저한영향을주고있다. 이때문에우선집하된폐기물을형태와종류에따라선별하거나이것을더욱파쇄하여균일화하게할필요가있다. 합성수지폐기물의파쇄는그물성과이물질의혼합정도에따라충격파쇄기또는전단파쇄기중어느하나를이용하며, 파쇄기에직접투입할수없을정도로대형 (FRP제자동차, Boat, tank 등 ) 인것에있어서는우선파쇄기로처리할수있을정도로절단 해체한다. 충격파쇄의대상이되는합성수지류는대부분열경화성수지이며, 전단파쇄는모든합성수지류가대상이된다. 파쇄방법은제2장 가공이용의파쇄이용법에서설명하였다 선별 (separation) 폐플라스틱을파쇄한후다시선별과정을거쳐재활용의방법별, 가능성별로분류한다. 폐플라스틱선별방법은제3장 1.1. 폐타이어의공통방법에서설명한것과같은방법을이용한다 물질재활용방법 물질재활용방법은자원보호의입장과환경보전이라는관점에서, 또한폐기물의최종처분장 ( 매립지등 ) 등을줄일수있다는점에서세계적으로폐플라스틱의가장바람직한재활용방법으로써권장되고있는기술이다. 물질재활용방법에는열로용융시켜여러가지형태로재성형하여일용품, 대용목재등의용도로활용하는재생이용법, 기계적수단을이용하여기계적으로파쇄하여원재료료재생하여이용하는파쇄이용법, 폐기된병이나트레이등의플라스틱을세정, 살균하여그대로사용하는원형이용법이있다 [9]

63 재생이용법폐플라스틱을펠릿가공하여원상태와동일한재질의원료와제품으로만드는단순재생과재질을변경, 복합또는혼합하여직접성형또는시트등으로가공하는복합재생으로나뉜다. 앞서다룬제2장 1.1. 물질재활용방법에서재생이용법의종류를설명하였다 파쇄이용법파쇄이용법은제2장 1.1. 물질재활용방법에서설명하였다. 폐플라스틱의경우, 폐플라스틱을파쇄한후압축 성형하여완충재, 방음재등의제품을생성한다. Rebonded foam은연질폴리우레탄폼을분쇄하고접착제를도포시켜몰드에주입한후수증기로 100 에서 10kg/cm 2 의압력으로약 10분간가열성형한것으로이들제품들은주로의자의쿠션용이나, 카펫의배지, 방음재등으로사용되어진다. 탄성포장제는 RIM 범퍼등탄성체들을분쇄하여접착제를첨가시키고프레스에서가열성형시켜서 mat 형태의성형품으로재생하는기술이다. 주로육상경기장, 골프장보도, 침수형테니스코트, 자동차깔판등에사용된다. 열프레스성형시트는연질폼을분쇄하여칩으로만들고, 이칩을가열프레스에서 160~220, 10~300kg/cm 2 로수십초에서수분간성형하여자동차깔판등에주로쓰이는재생시트를얻는것이다. 펠렛은 Integral skin foam을포함한연질폼들의스크랩을분말화시키고이것을열가소성수지와혼합시켜압출기로펠렛화한것으로이로부터다양한용도로성형이가능하다. Filler는가장단순한물리적재생으로자동차시트쿠션같은연질폼을 0.1mm 이하로분말화시켜다시시트쿠션용폼을만드는데 15% 까지 filler로첨가하는방법이다 [9] 원형이용법폐플라스틱과같은열가소성수지는재료리사이클이쉽고, 실제로도일부예외를제외하고는비교적높은비율로재생되고있으며최근에는 ABS 수지가같은용도의복사기외장재로다시재활용되는예도있다 열적재활용방법 폐플라스틱의열적재활용기술로는고형연료 (RDF, RPF) 와열분해, 소각 ( 직접연소 ) 등이

64 있다 고형연료제품 (RDF, RPF) RDF, RPF 에관한내용은제 2 장재활용방법의적정분류에서설명하였다 열분해 열분해에관한내용은제 2 장재활용방법의적정분류에서설명하였다 소각 ( 직접연소 ) 플라스틱폐기물을연소하여에너지를회수하는방법은도시폐기물의소각에의한에너지회수와동일하다. 문제는플라스틱폐기물을소각시킬때예상되는여러문제점들을해결하여플라스틱이함유하고있는높은에너지를이용할수있는방법을찾는것이매우중요하다. 통상폐플라스틱은도시폐기물과혼합된상태에서연소시킨다. 이때플라스틱의함유량이 10% 이상이되면플라스틱폐기물에의해문제가발생하기때문에이에대한대책이필요하다. 한편, 소각로에서나오는배기가스중에는다이옥신이나유독가스가포함될우려가있으며이러한유독생성물을발생하지않는조건하에서연소시키는것이매우중요하다. 대기오염방지법에서는다이옥신농도를엄격하게규정하고있으므로다이옥신을제거 무해화하기위해백필터, 활성탄흡착, 다이옥신열분해촉매에관한연구가활발하다. 최근에개발된가스화용융로는다이옥신의발생을 0.1ng/m 이하까지억제하는것이가능하며, 동시에소각재를용융시켜무해화할수있다. 가스화용융로는폐플라스틱을 400 에서가스화하고, 그가스를 1000 이상의고온에서완전연소시키는것으로다이옥신의발생을억제시킬수있는차세대형쓰레기소각시설로서도기대되고있다 [9]. 3. 폐윤활유의재활용방법 폐윤활유는시멘트킬른과화력발전소의직접연료로사용하여에너지원으로재활용하거나 정제과정을거쳐연료유또는재생윤활유로사용되고있다. 국내에서는주로이온정제공정 을통해폐윤활유를저급연료유로재활용하고있고 EPR( 생산자책임재활용 ) 제도를도입하여

65 윤활유생산자및수입업체로하여금국내폐윤활유의연료유재활용기준에맞추어폐윤활유에대한일정량의재활용의무를부여하고, 미달량에대하여처리소요비용과과태료를부과하는제도를운영하여폐윤활유가불법으로투기되거나환경기준에맞게처리되지않고직접연료로이용되는일이없도록하고폐윤활유의재활용을촉진하고있다. 그러나지난 5년간재활용률은 70% 로정체되고있고아직까지선진국에서추구하고있는재생윤활기유로의재활용방법개발연구도전혀없는실정이다 [13]. 다음 < 표 3-6> 은폐윤활유재활용방법을나타낸것이다. 폐윤활유재활용방법으로는폐윤활유를윤활유로재생하는물질재활용방법과직접연료로이용하거나, 이온정제, 감압증류, 고온열분해, 용매추출등의열적재활용방법이있다. 폐윤활유를윤활유로재생하는물질재활용방법은실질적으로많이사용되지않고, 폐윤활유를정제하는열적재활용방법을사용한다. < 표 3-6> 폐윤활유재활용방법 물질재활용 열적재활용 윤활유로재생직접연료로이용이온정제감압증류고온열분해용매추출 국내폐윤활유의재활용방법은열적재활용방법으로직접연료로이용하는방법, 이온정제, 감압증류, 고온열분해, 용매추출의 5가지의공정으로정리할수있으며, 이는국내폐윤활유연료유품질기준에맞추어연료유로재활용되고있다 [23]. 우리나라의경우주로폐윤활유정제공정인이온정제공정이나감압증류공정, 열분해공정에의해처리하고있으며, 연료유의품질기준은미국, 영국, 일본의연료유품질기준에비하여매우엄격하다. 정제과정없이소각로, 시멘트킬른등의직접연료유로이용하는방법도있으나, 대부분정제하여연료유로사용한다

66 2.1. 열적재활용방법 직접연료로이용하는방법폐윤활유를정제처리과정전혀없이소각로등에직접연료유로이용하는방법을말한다. 폐윤활유를연료로하여직접연소하는방법으로, 처리후에정제된윤활유나다른물질 ( 연료 ) 을얻을수없다. 폐윤활유는폐기물소각로, 시멘트킬른, 선박용연료, 난방기, 채석장산업용등으로이용할수있다 [23] 이온증류법황산, 인산암모늄등의화학물질을첨가하여폐윤활유중에함유되어있는중금속이나여러첨가제들과반응시켜생성되는침전물질을증류방법으로제거하여저급벙커C 대체연료유를생산하는공정이다. 증류공정에서는여과법, 원심분리, 단순증류법등이사용되며공정자체가단순하고운전조작이용이하여국내대부분의업계가실용화하고있다. 하지만처리과정에서발생하는폐수, 폐산슬러지의처리에문제점이있어국외에서는많이보편화되어있지않다. 우리나라는현재폐윤활유정제시설이거의 100% 과잉투자되어각정제업체들이폐윤활유확보가어려워산업체에서발생되는오염된악성폐윤활유까지혼합하여처리할유혹을가질수있어이온처리에의하여생산하는연료유의적절한품질관리가필요할것으로사료된다. 또한우리나라에서는폐윤활유를고급연료유나윤활기유로재활용하는경우에대한인센티브가전혀없어대부분의폐윤활유회수처리업체들이시설투자비가비교적적으며운전비가적게드는이온처리공정을활용하여저급연료유로의재활용에만관심을가지고사업을추진하고있다. 이때문에국내업체들은현재사용중인이온정제기술개선에거의신경을쓰지않고있으며고급연료유생산공정또한기술발달이정체된상태이다 [23]. 이온정제된재활용유는대부분대기오염방지설비를갖춘업체로알루미늄합금제조, 아스콘제조, 용해로, 소성로, 건조로, 주물 / 주조, 시멘트킬른에활용된다 [24], 다음 < 그림 3-2> 는우리나라에서가장많이활용하는이온정제기술의공정도를나타낸것이다 [25]

67 < 그림 3-2> 이온정제법의공정도 감압증류법폐윤활유의열분해를방지하기위하여진공상태에서분리하는기술로저온에서운전함으로고온열분해기술과다르게폐윤활유의분래에따른타르생성, 악취발생등의문제점이없고생성오일의점도가비교적높은편이다 [23]. 전처리공정에서폐윤활유를 120 정도로가열하여수분및슬러지를제거한후감압상태 (3~5Torr) 에서열매체를 250~300 로가열한다. 감압 저온상태에서열을가하면폐윤활유자체의열분해가일어나지않아원래의물성을그대로유지할수있는장점이있다. 따라서윤활기유를만드는데적당하고화학변화가수반되지않으므로불순물의생성을막을수있으며, 가열시연료비도절감된다. 이때증류의효과를증대시키기위해박막증발장치 (Thin Film Evaporator) 로윤활유의얇은박막을만들어분사하여열전달면적을극대화시키면서열을가한다 [24]. 감압증류법은국내일부업체에서설치운전하고있으며공정도는다음 < 그림 3-3> 과같다 [25]

68 < 그림 3-3> 감압증류법의공정도 고온열분해법분자량이높고탄소고리가긴파라핀계탄화수소의결합체로서비등점이높은폐윤활유를열분해로에넣고 450~550 로가열하면, 비등점이낮은저분자경질재료로분해된다. 저분자물질중상부에있는탄화수소증기 ( 유증 ) 를콘덴서열교환기로응축시키고, 하부에존재한점성질의잔류물질을열분해장치로 600~700 정도가열하면, 탄화수소증기및중금속찌꺼기로분리된다. 분리된탄화수소증기를다시열교환기로응축시키면액체경질유가되고고품질의보일러등류의대체연료로사용가능하다. 조사에따르면고온열분해유를사용할경우월 100드럼의보일러등류를대체하면월간 8,181,816원의절감효과가있다고한다 [24]. 이러한대체유는업무용및산업용보일러, 목욕탕, 숙박업소, 병원, 학교, 기숙사등열을공급또는사용하는시설에활용된다. 하지만열분해기술은폐윤활유가분해되어이중결합을가진불안정한올레핀류가일부생성됨에따라타르가발생되어제품의불안정, 악취발생, 색도같은문제점이있어국내에서설치된거의모든공장이현재가동을중지한상태이다 [23]. < 그림 3-4> 는고온열분해의공정도이다 [25]

69 < 그림 3-4> 고온열분해법의공정도 용매추출법용매추출기술은프로판, 알콜등저비점의용매를이용하여폐윤활유중에윤활기유같은유기물만추출하고금속오염물이나첨가제를제거하는기술이다. 이기술은본래폐윤활유중에서윤활기유를생산하기위하여개발된기술이다. 소규모로일반저온증류공정에비해회분과다른침전물제거에효과적인것으로알려지고있고미국, 유럽등에서활용되고있는기술이다 [23]

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71 제 4 장. 품목별발생및재활용현황 1. 폐타이어의발생및재활용현황 1.1. 발생및재활용현황 국내국내폐타이어재활용산업의발생량및재활용률은 < 표 4-1> 에나타내었으며, 경향을보고자 < 그림 4-1> 로나타내었다. EPR( 생산자책임재활용 ) 제도의기준을적용하여산출해낸재활용량이다. 재활용방법중재생타이어는폐타이어를재이용하여타이어를생산한것으로재활용실적에서제외되고, 수출중고차로의장착은 전기제품및자동차의자원순환법 에의해폐타이어를장착한자동차를재활용한것으로폐타이어의재활용실적에서는제외된다. < 표 4-1> 국내폐타이어발생량 ( 단위 : 톤 ) 구분 발생량 252, , , , ,900 재활용 219, , , , ,463 재활용률 (%) 자료 : ( 사 ) 대한타이어공업협회 주 ) 재활용률은발생량을기준으로산출 < 표 4-1> 과 < 그림 4-1> 에서보는바와같이, 폐타이어의발생량은 2002년 252,209톤에서 2006년 282,900톤으로매년증가하고있으며, 2004년에발생량이 260,266톤으로잠시감소하였다. 재활용량의경우는 2004년에도 246,101톤으로 2006년도 271,463톤으로매년증가하고있으며재활용률은 2002년 87.0% 에서 2006년 96.0% 로매년증가하고있으며, 2006년도에서 96.0% 의높은재활용률을나타내고있다

72 폐기물 ( 톤 ) 백분율 (%) 300, , , , ,000 50, 년도 발생량 재활용량 재활용률 < 그림 4-1> 국내폐타이어발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 국외 1) 일본일본은 2006년발생량은 1,056,000톤으로 2002년부터 2006년까지 1백만톤이넘는폐타이어가매년발생하고있다. 2006년을기준으로볼때, 폐타이어는 83% 가타이어교체시에, 17% 가폐차시에발생하며연도별발생량은 < 표 4-2> 와같으며경향을보고자 < 그림4-2> 에나타내었다. < 표 4-2> 일본의폐타이어발생량 ( 단위 : 톤 ) 구분 발생량 1,040,000 1,030,000 1,043,000 1,022,000 1,056,000 재활용 860, , , , ,000 재활용률 (%) 자료 : ( 사 ) 대한타이어공업협회 ( 본출처 : JATMA) 주 ) 재활용률은발생량을기준으로산출

73 폐기물 ( 톤 ) 1,200,000 1,000, , , , ,000 백분율 (%) 발생량 재활용 재활용률 년도 80 < 그림 4-2> 일본의발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 일본의경우매년재활용량이증가하고있으며 2002년부터매년 80% 이상의재활용률을보여주고 2006년 85% 로가장높은재활용률을나타낸다. 한편해마다증가하는발생량에대비하여 JATMA( 일본자동차타이어협회 ) 에서는폐타이어의열이용에적극적으로대응하고있다 [2]. JATMA에서는재생타이어의경우국내와다르게물질재활용으로인정을하여총재활용량에포함한다. 2) 미국 2005년미국에서폐타이어재활용률이가장높은지역은사우스캐롤라이나, 노스캐롤라이나이다. < 표 4-3> 에서나타내듯이매년발생량이증가하고있으며 2005년미국의폐타이어발생량은 299백만개이다. 연도별재활용률은 1998년 67% 에서 2005년 86.7% 로재활용산업이많이발전하고있음을보여준다. < 표 4-3> 미국의폐타이어발생량 ( 단위 : 천개 ) 구분 발생량 265, , , ,000 재활용 177, , , ,200 재활용률 (%) 자료 : RMA(US Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총발생량을기준으로재활용률산출

74 폐타이어수 ( 천개 ) 350, , , , , ,000 50, 년도 백분율 (%) 발생량 재활용 재활용율 < 그림 4-3> 미국의폐타이어발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 3) 유럽 2006년유럽은 3,238,000톤의폐타이어가발생하고 2006년재활용률은 71.4% 이다. 유럽의 25개국중 13개국가에서처리업체를등록한상태로 2006년 2,128,000톤의재활용실적을이뤄냈다. 다음 < 표 4-4> 는 2006년의폐타이어발생량과재활용량을나타낸것이다. < 표 4-4> 유럽의폐타이어발생량 구분발생량 ( 톤 ) 재활용량 ( 톤 ) 재활용률 (%) 2006 년 3,238,000 2,128, % 자료 : ETRMA(European Tyre&Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총발생량기준으로재활용률을산출

75 2. 폐플라스틱의발생및재활용현황 2.1. 발생및재활용현황 국내폐플라스틱은품목및용도가매우다양하다. 플라스틱은완제품인것도있고, 부품, 자제, 표면처리가공등사용분야가매우다양하며, 1회용제품이있는가하면여러해동안사용하고배출되는제품도있으므로폐플라스틱의발생량을추정하기가상당히어렵다 [26]. 국내폐플라스틱의발생량은환경부에서통계한 전국폐기물발생및재활용현황 에제시되어있다. 최근 5년간폐플라스틱발생현황을살펴보면 < 표 4-5> 와같다. 총발생량은 < 표 4-6> 에서생활폐기물 ( 가연성플라스틱류 + 재활용품플라스틱류 ), 사업장폐기물 ( 폐합성수지류 ), 건설폐기물 ( 가연성합성수지류 ) 의발생량과재활용량을합한통계량이다. < 표 4-5> 국내폐플라스틱발생량 ( 단위 : 톤 ) 구분 발생량 9,412,600 9,722,200 10,334,500 10,872,100 12,314,400 재활용량 2,488,000 2,625,800 3,034,300 3,562,500 3,376,500 재활용률 (%) 자료 : 환경부, 전국폐기물발생및재활용현황주 ) 발생량및재활용량은생활폐기물 ( 가연성플라스틱류 + 재활용품플라스틱류 ), 사업장폐기물 ( 폐합성수지류 ), 건설폐기물 ( 가연성합성수지류 ) 의발생량과재활용량의합

76 폐기물량 ( 톤 ) 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 백분율 (%) ,000,000 2,000, 발생량 재활용량 재활용률 < 그림 4-4> 국내폐플라스틱발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) < 그림 4-4> 에서나타나듯이 2006 년폐플라스틱의발생량은 12,314 천톤으로 2002 년보다 약 2,900 천톤이증가하였고매년증가하고있다. 국내폐플라스틱재활용률은 2002 년 38.8% 에서 2005 년 32.8% 로 2004 년보다증가하였으나 2006 년 27.4% 로다시감소하였다

77 < 표 4-6> 국내폐플라스틱성상별발생량 ( 단위 : 톤 / 일 ) 년도 구분발생량 (%) 합계 9,412.6 (100.0) 처리방법 매립 (%) 소각 (%) 재활용 (%) 3,281.5 (34.9) 7,883.2 (83.7) 3,655.3 (38.8) 계 2, 생활계생활계 2, 플라스틱류사업장생활계 배출시설계플라스틱류 3, , 건설폐기물플라스틱류 1, 생활계 계 1, ,267.5 재활용가능 생활계 1, ,094.9 플라스틱류 사업장생활계 총생활계플라스틱류 합계 계 4, ,320.7 생활계 3, ,120.9 사업장생활계 ,722.2 (100.0) (24.7) 1,692.3 (48.3) 2,625.8 (27.0) 계 2, 생활계생활계 2, 플라스틱류사업장생활계 배출시설계플라스틱류 4, , 건설폐기물플라스틱류 1, 생활계 계 1, ,298.3 재활용가능 생활계 1, ,146.5 플라스틱류 사업장생활계 총생활계플라스틱류 합계 계 3, , ,356.8 생활계 3, , 사업장생활계 ,334.5 (100.0) 2,249.7 (21.8) 5,050.5 (48.9) 3,034.3 (29.4) 계 2, , , 생활계생활계 2, , 플라스틱류사업장생활계 배출시설계플라스틱류 4, , ,168.5 건설폐기물플라스틱류 1, 생활계재활용가능플라스틱류 계 1, ,393.4 생활계 1, ,179.1 사업장생활계 총생활계플라스틱류 계 4, , , ,431.6 생활계 3, , ,197.3 사업장생활계

78 년도 구분발생량 (%) 합계 10,872.1 (100.0) 처리방법 매립 (%) 소각 (%) 재활용 (%) 1,593.0 (16.7) 5,716.5 (52.6) 3,562.5 (32.8) 계 2, , , 생활계생활계 2, , , 플라스틱류사업장생활계 배출시설계플라스틱류 5, , ,624.6 건설폐기물플라스틱류 1, 생활계 계 1, ,561.2 재활용가능 생활계 1, ,343.1 플라스틱류 사업장생활계 총생활계플라스틱류 합계 계 4, , , ,600.3 생활계 3, , , ,354.8 사업장생활계 ,314.4 (100.0) 1,611.0 (13.1) 6,370.4 (51.7) 3,376.5 (27.4) 계 2, , , 생활계생활계 2, , 플라스틱류사업장생활계 배출시설계플라스틱류 6, , ,369.8 건설폐기물플라스틱류 생활계 계 1, ,762.7 재활용가능 생활계 1, ,488.3 플라스틱류 사업장생활계 총생활계플라스틱류 계 4, , ,853.7 생활계 3, , , ,505.7 사업장생활계 자료 : 환경부, 전국폐기물발생및재활용현황 국외 1) 일본일본은 2002년이후폐플라스틱발생량이점점증가하고있다. 2002년폐플라스틱발생량은 982만톤으로 1990년도에비하여약 400만톤이증가한셈이다. 2006년일본은 1,005만톤의폐플라스틱이발생했으며재활용량은 2002년 542만톤, 2006년 721만톤으로 189만톤이증가하였다. 다음표는일본의폐플라스틱발생현황을나타낸것이다

79 < 표 4-7> 일본의폐플라스틱발생량 ( 단위 : 톤 ) 구분 발생량 9,820,000 9,970,000 10,010,000 10,010,000 10,050,000 재활용량 5,420,000 5,840,000 6,110,000 6,280,000 7,210,000 재활용률 (%) 자료 : 플라스틱제품의생산 폐기 재자원화 처리처분현황, ( 사 ) 일본플라스틱처리촉진협회내부자료재구성. 폐기물량 ( 만톤 ) 백분율 (%) 발생량 재활용량 재활용률 < 그림 4-5> 일본의폐플라스틱발생및재활용량 ( 총발생량기준 ) 2) 미국 유럽서유럽과동유럽, 미국, 뉴질랜드의폐기물발생원단위는 < 표 4-8> 과같이, 대체로 0.8~2.0kg / 인 / 일을보이고있다. 전체폐플라스틱발생량은각국마다배출원단위에인구수와플라스틱조성비를곱하여산정되고, 재활용률은 < 표 4-9> 와같이분리수거가보편화되어있지않은관계로인하여높은수치를보이고있지는않다. EU 국가들의플라스틱배출비율은전체폐기물의 10% 내외이며, 유가제품위주로분리수거가이루어지고있기때문에폐플라스틱의분리배출은매우저조한실정이다. 그러나오스트리아, 독일등은폐합성수지의분리배출이우리나라수준에달하는것으로나타났다

80 < 표 4-8> 서구조성별폐기물발생량 서유럽 ( 단위 : 만톤 / 년 ) 국가 발생량조성 (kg/ 인 / 일 ) 종이유기물섬유플라스틱유리금속대형기타 년도 BE DE EL ES FR IE NL AT PT FI UK NO BG CY HU 동 LV 유 LT 럽 MT RO SK SI USA Newzealan

81 < 표 4-9> 서구분리수거현황 수거방법 (%) 물질별분리수거율 (%) 전통 bulk 분리년도종이섬유수지유리금속유기물 bulk 기타수거수거수거 Korea DK DE IE IT LU AT EU ES FR NL PT IS OT NG 미국 폐윤활유의발생및재활용현황 3.1. 발생및재활용현황 국내 < 표 4-10> 은폐윤활유의발생량및재활용량을연도별로나타낸것이다. 국내폐윤활유는발생량은 2002년 만리터에서 2006년 만리터로발생량은큰변화가없으며, 재활용률또한 69.0% 로 2002년보다 0.6% 밖에증가하지않았다. < 그림 4-6> 은국내폐윤활유의발생량과재활용량을그림으로나타낸것으로지난 5년간의재활용률을파악할수있다. 지난 5년간국내폐윤활유의재활용률은거의동일한수준이며, 발생량과재활용량도비슷하다. 국내폐윤활유에서는재활용산업이지속적으로유지되고있음을알수있다

82 < 표 4-10> 국내폐윤활유발생량 ( 단위 : m3 ) 발생량 226, , , , ,194 재활용량 154, , , , ,709 재활용률 (%) 자료 : 한국윤활유공업협회 폐유의양 ( m3 ) 백분율 (%) 300, , , , ,000 50, 발생량 ( m3 ) 재활용량 ( m3 ) 재활용률 (%) 년도 < 그림 4-6> 국내폐윤활유발생량과재활용량 국외 1) 미국미국은연간 14억 gallon의폐윤활유가발생되고있고이중에 7.5억 gallon은제철소나시멘트공장과같은산업용연료유로활용되고, 약 1.5억 gallon만이정제되어재생윤활유나윤활기유의원료로재활용되고있다. 1994년미국정부에서는대통령령으로연방정부의자동차, 트럭, 전차등같은모든수송수단의윤활유는재생윤활유를사용하도록하는지침 (Executive order) 을내려국방부, 총무처, 우편국등연방정부관할부서에서구입사용하도록하고있다. 미국환경청에서도폐윤활유정제유가 25% 이상이면재생윤활유로인정하고재생윤활유사용을권장하고있다 [23]. 미국 California주정부에서는매년약 189,800 gallon의재생윤활유를구입사용하고있고재생윤활유사용장려정책이돋보인다. Re-refined oil outreach program 으로

83 일반소비자가쉽게재생윤활유를구입하여사용할수있도록추진하고있다 [27]. 다음은미국 California 주의연도별폐윤활유판매량및재활용량을나타낸것이다. < 표 4-11> 미국 California주폐윤활유발생량 ( 단위 : million of gallon) 판매량 재활용량 재활용률 (%) 자료 : CIWMB(California Integrated Waste Management Board)[27] 주 ) California 주에서판매된양과밖으로판매된양의폐윤활유를모두포함한통계 ( 재활용량도동일 ) 미국 California 주는 2001 년 백만 gallon 에서 2005 년 백만 gallon 으로발생량 이다소감소하였으나재활용량은 91.3 백만 gallon 으로 2001 년에비해 9.4 백만 gallon 이 증가하여재활용률 59.5% 를보인다. 2) 유럽 EU국가는수집된폐유를재생윤활유나가스오일, 합성가스, 화석연료대체연료유, 직접소각등의에너지원으로재활용하고있다 [25]. 유럽국가중에비교적폐윤활유로부터재생윤활유나재생윤활기유또는연료유로서의재활용률이높은곳은이태리, 독일, 영국이다

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85 제 5 장. 품목별재활용방법에따른재활용현황 1. 폐타이어의재활용방법에따른재활용현황 1.1. 분류된재활용방법별재활용현황 ( 총발생량기준 ) 국내 < 표 5-1> 은 2006년까지의국내폐타이어재활용방법별현황을나타낸것이다. 국내폐타이어의재활용방법을발생량을기준으로물질재활용과열적재활용으로나누어각각의비율을산출하면다음과같다. 이는 EPR( 생산자책임재활용 ) 제도인정기준을적용하기전의재활용의기술적방법만으로분류를한것이며다른적용과제한요소는적용하지않았다. 2006년물질재활용은가공이용이 21%, 원형이용 11.6% 로총 32.6% 의높은재활용률을가진다. 수출은 0.4% 로 2002년 7.1% 에비해많은양이감소했으며수출중고차로의장착은 2004년 12.1% 로증가하다가 2006년 8.7% 로감소하였다. 재생타이어의경우 2002년 9.2% 에서 2006년 8.4% 로감소하였으며고무분말은 2006년 11.7% 로 2002년보다많은양이증가했다. 열적재활용은시멘트킬른의양이 61.2% 로건류소각 2.1% 에비해 30배에달하는수준이며전체열적재활용은발생량기준으로 63.3% 이다. 시멘트킬른은 2002년부터점점증가하고있으며건류소각은 2002년 2.9% 에비해오히려감소하고있다

86 < 표 5-1> 국내폐타이어재활용방법별재활용현황 물질재활용 열적재활용 가공이용 원형이용 열이용 구분 고무분말밧줄 ( 절단 ) 재생타이어 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 12, , , , , , , , , , , , , , , 계 38, , , , , 매립장공사용 2, , , , , 수출 8, , , , , 수출중고차장착 17, , , , , 계 29, , , , , 총계 67, , , , , T D F 시멘트킬른 144, , , , , TDF 건류소각 ( 단위 : 톤, %) 7, , , , , 총계 151, , , , , 총재활용량 219, , , , , 미확인량 32, , , , , 총발생량 252, , , , , 자료 : 대한타이어공업협회주 ) 총발생량을기준으로 EPR제도를적용하기전값을산출 국외 1) 일본일본도국내와마찬가지로재활용방법별로물질재활용과열적재활용으로나누었다. 총발생량을기준으로재활용방법의의미만으로물질재활용과열적재활용으로나누고각각의비율을산정하였다. < 표 5-2> 는일본의폐타이어재활용방법별재활용현황을나타낸것이다. 일본의경우 2006년물질재활용이 35% 이고, 열적재활용이 54% 이다. 열적재활용은국내

87 와다르게시멘트소성용과화학공장, 제지, 제철, 타이어공장등여러곳에서재활용산업이이루어지고있으며시멘트소성용의재활용률은 16% 밖에되지않는다. 오히려제지공장에서의재활용이 26% 로열적재활용의절반을사용하고있는실정이다. 가스화로의재활용은 2004년부터시작되었으며그양이점점증가하고있다. 열적재활용은 2003년감소추세였으나, 다시증가하고있고물질재활용의경우고무분말은매년비슷한수준으로재활용을하고있으며매립과수출에서재활용량이줄어들고있다. < 표 5-2> 일본폐타이어재활용방법별재활용현황 ( 단위 : 천개, %) 구분 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 물질재활용 가공 / 원형이용 재생고무 / 고무분말재생타이어원단 93, , , , , , , , , , 매립 31, , , , , 수출 148, , , , , 기타 40, , , , , 총계 353, , , , , 시멘트킬른 화학공장 284, , , , , , , , , , 열적재활용 열이용 T D F 제지 86, , , , , 제철 55, , , , , 금속제련중소보일러타이어공장 26, , , , , , , , , , , , , , , 가스화 , , , 총계 579, , , , , 총재활용량 949, , , , , 유통재고 108, , , , , 총발생량 1,040, ,030, ,043, ,022, ,056, 자료 : JATMA( 일본자동차타이어협회 ) 주 ) 총발생량을기준으로국내 EPR제도를적용하기전값을산출

88 2) 미국 < 표 5-3> 은미국의폐타이어재활용방법별재활용현황을나타낸것이다. 미국에서는 2년단위로 RMA에서현황을보고하고있어최근보고의 4년간을산출했다. 2005년물질재활용은 34.8% 로 2003년잠시감소하였다가다시증가했으며, 1998년부터 2005년에이르러 10.8% 가증가했다. 미국은 EAF, 토목공학등국내에서사용하지않는물질재활용방법을많이사용하고있으며 EAF의경우 2003년부터처리실적에포함되었다. 2003년부터재활용률은작지만앞으로도계속물질재활용에기여할것으로예상된다. 물질재활용의기타항목에는 cut/punch/stamp의가공과농업용의재활용등이속하며점점감소하고있는경향이다. < 표 5-3> 미국폐타이어재활용방법별재활용현황 ( 단위 : 천개, %) 구분 개수구성비개수구성비개수구성비개수구성비 물질재활용 가공 / 원형이용 고무분말 7, , , , Rubber Modified Asphalt Civil Engineering 8, , , , , , , , 수출 15, , , , EAF , 기타 13, , , , 총계 63, , , , 열적재활용 열이용 T D F 시멘트킬른 38, , , , 산업용보일러 40, , , , 펄프 / 종이 20, , , , TTE 16, , , , 총계 114, , , , 총재활용량 177, , , , 재고량 87, , , , 총발생량 265, , , , 자료 : RMA(US Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총발생량을기준으로국내 EPR제도를적용하기전값을산출

89 2005 년열적재활용은 51.8% 로시멘트소성용 19.4%, 제지공장 13%, 산업용보일러 16.1% 이다. TTE 의경우 1998 년 6% 에서 2005 년 3.3% 로약 6 천톤이감소하였다. 3) 유럽 < 표 5-4> 는 2006년유럽의폐타이어재활용현황발생량기준으로나타낸것이다. 유럽의경우는미국과같은기술을많이사용하고있으며, EAF, 토목공학등국내에서사용하지않는재활용방법을많이사용하고있다. 2006년유럽의재활용률은 74.8% 로타국에비해서낮은편이다. 시멘트킬른과 Electric power station에서의사용량이정확하게보고되지않았지만열적재활용의비율은 31.6% 이다. 물질재활용 43.2% 에비해열적재활용의비율이오히려낮은편이다. 재생타이어는 3.4% 로국내 2006년재생타이어 8.4% 에비해낮은경향을보인다. < 표 5-4> 유럽의폐타이어재활용방법별재활용현황 (2006 년 ) ( 단위 : 톤, %) 물질재활용 구분 구분중량구성중량구성 고무분말 567, 토목공학 162, EAF 7, 수출 185, 재생타이어 110, 기타 369, 열적재활용 T D F 시멘트킬른 발전소 1,023, 총계 1,400, 총계 1,023, 매립 / 미확인량 425, 총재활용량 2,423, * 총발생량 3,238, 자료 : ETRMA(European Tyre&Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총발생량을기준으로국내 EPR제도를적용하기전값을산출 * 총발생량은매립 / 미확인량이외에폐타이어재고량포함 1.2. 생산자책임재활용 (EPR) 제도에따른재활용방법별재활용현황 국내에서는생산자책임재활용 (EPR) 제도의인정범위에따라재활용실적을인정한다. 앞

90 에서나타낸총발생량기준의재활용현황들은재활용방법별로나타낸단순재활용분류에입각한것으로 EPR제도와는관련이없다. 하지만, 국내에서는 EPR제도의인정범위하에총재활용량을기준으로재활용량을인정하므로 EPR제도에따라분석을해야한다. 폐타이어재활용산업은 EPR제도에의해서재활용의인정여부가결정된다. 앞에서살펴본국내외폐타이어재활용현황을 EPR제도의인정기준에맞추어물질재활용과열적재활용의현황을살펴보고자한다 EPR 제도의시행품목생산자책임재활용제도 (EPR) 의재활용의무대상품목은 4개포장재 ( 종이팩, 금속캔, 유리병, 합성수지재질포장재 ), 5개제품 ( 전자제품, 윤활유, 전지류, 타이어, 형광등 ) 군이다. < 표 5-5> 는 EPR제도의시행품목을나타낸표이다. 총 6개의품목중본연구에해당하는품목은폐플라스틱, 폐타이어, 폐윤활유 3가지품목이다

91 < 표 5-5> EPR 제도의재활용의무대상및시행품목 품목폐플라스틱 ( 음식료품목, 농 수 축산물, 세제류, 화장품류, 의약품및의약외품, 부탄가스제품, 살균살충제등의포장재 ) 전기용품의완충재 전지류 폐타이어 폐윤활유 형광등 재활용의무대상 가. 종이팩 ( 합성수지또는알루미늄박이첩합도포된종이팩에한함 ) 나. 유리병다. 금속캔라. 합성수지재질의포장재 ( 용기류, 필름 시트형포장재및트레이포함 ) 발포합성수지포장재 가. 수은전지나. 산화은전지다. 니켈 카드뮴전지라. 리튬전지 (1 차전지에한함 ) 마. 망간전지, 알칼리망간전지바. 니켈수소전지 가. 자동차관리법제 2 조제 1 호의규정에의한자동차에사용되는타이어나. 군수품관리법에의한차량에사용되는타이어다. 건설기계관리법제 2 조제 1 항제 1 호의규정에의한건설기계에사용되는타이어라. 농업기계화촉진법제 2 조제 1 호의규정에의한농업기계에사용되는타이어 가. 자동차관리법제 2 조제 1 호의규정에의한자동차에사용되는윤활유나. 군수품관리법에의한차량에사용되는윤활유다. 건설기계관리법제 2 조제 1 항제 1 호의규정에의한건설기계에사용되는윤활유라. 농업기계화촉진법제 2 조제 1 호의규정에의한농업기계에사용되는윤활유마. 선박법제 2 조의규정에의한한국선박 ( 외항선박을제외 ) 에사용되는윤활유바. 어선법제 2 조제 1 항의규정에의한어선 ( 원양어선을제외 ) 에사용되는윤활유 수은이들어있는형광등제조용반제품인램프를포함 자료 : 환경부, 한국환경자원공사 EPR 인정재활용방법 < 표 5-6> 은관심품목인폐타이어, 폐플라스틱, 폐윤활유에대해 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제13조별표4에서인정하는재활용방법이다. 이에따르지않은재활용방법은모두실적에서제외되며재활용되지않은것으로판정된다

92 < 표 5-6> EPR 제도인정재활용방법 품목 내용 다음각목의 1 에해당하는방법으로재활용하되, 라목및마목의방법으로재활용하는양의합계가총재활용양의 70 퍼센트이하일것 합성수지재질포장재 (PET, EPS 제외 ) 타이어 윤활유 가. 폐플라스틱을사용한재생원료제조 ( 단, 플러프, 플레이크는세척품에한한다 ) 나. 폐플라스틱을사용한성형제품제조다. 유류제조 ( 폐기물관리법시행규칙별표 4 제 6 호의규정에의한폐윤활유를정제연료유로재활용하는경우의기준에적합한것이어야한다 ) 라. 폐플라스틱을사용한고형연료제품제조 ( 법제 25 조의 2 제 2 항및이규칙제 20 조의 3 제 2 항별표 7 에따라적합하게제조한것에한한다.) 마. 폐기물관리법시행규칙제 2 조의 2 의규정에의한에너지회수기준에적합하게재활용바. 재활용을목적으로한수출사. 용광로환원제, 코크스로가스화원료, 가스 ( 수소및일산화탄소를주성분으로하는가스를얻기위한시설에서얻어진것에한한다 ) 제조 다음각목의어느하나에해당하는방법으로재활용하되, 2008 년말까지는바목의방법으로재활용하는양이총재활용량의 80 퍼센트이하이어야하며, 그이후에는 70 퍼센트이하일것 가. 폐타이어단순가공제품제조나. 폐타이어를사용한재생원료 ( 고무분말등 ) 제조다. 폐타이어를사용한유류 ( 폐기물관리법시행규칙별표 4 제 6 호의규정에의한폐윤활유를정제연료유로재활용하는경우의기준에적합한것이어야한다 ) 제조라. 폐타이어를사용한메탄올제조마. 폐기물관리법시행규칙제 2 조의 2 의규정에의한에너지회수기준에적합하게재활용바. 시멘트제조시설의소성로에서의처리하거나별표 1 제 5 호바목에따른폐타이어고형연료제품으로재활용사. 폐타이어를매립장의차수재로이용아. 재활용을목적으로한수출 폐기물관리법시행규칙별표 4 제 6 호의규정에의한폐윤활유를정제연료류유로재활용하는경우의기준에적합한유류를제조할것 자료 : 환경부, 한국환경자원공사 EPR제도에따른의무재활용률다음은 EPR제도에서의무적으로재활용률을정한것이다. 폐타이어의경우 2008년을기준으로 74.8% 를달성해야하며폐윤활유의경우 67.7% 를의무적으로재활용해야만한다. 폐플라스틱의경우는 EPS( 발포스티렌 ) 과 PET( 폴리에틸렌텔레프탈레이트 ) 를제외한아래의나머지항목에따라재활용의무율을지켜야만한다

93 < 표 5-7> 각품목별의무재활용률 합성수지포장재 품목 2008 년도재활용의무율 단일재질폴리스티렌페이퍼 단일 복합재질폴리비닐클로라이드 용기류 트레이단일재질 기타합성수지복합재질및필름 시트형단일 복합재질 타이어 윤활유 자료 : 환경부, 한국환경자원공사 국내폐타이어재활용산업은 EPR제도에의해서재활용의인정여부가결정된다. 앞에서살펴본국내외폐타이어재활용현황을 EPR제도의인정기준에따라분석하고자한다. 국내 EPR제도에서는수출중고차로의장착과재생타이어재활용방법을재활용량에서제외시킨다. 재생타이어의경우국내에서생산되어일정사용량이지나폐타이어가되면고무판을코팅하여생산하게되는데이를국내에서다시사용하면재활용실적으로인정이되지않는다. 하지만국내에서생산된재생타이어를국외로수출하는경우에는수출량으로재활용을인정하여통계에포함한다 [28]. 예를들어재생타이어를 100개생산했을경우 50개를국내에판매하고, 50개는수출하였다면재활용량은 50개로인정하게되며국내에서발생되는폐타이어에서재생타이어로순환을반복하는재활용량은불인정되는것이다. < 표 5-8> 의수출량은위와같은재생타이어수출량이포함되어있으나그양은아주적다 [29]. < 표 5-8> 은국내 EPR제도에서인정하는범위를적용한후재활용방법별로다시정리한것이다

94 < 표 5-8> EPR 제도인정범위에따른국내폐타이어재활용현황 ( 단위 : 톤, %) 구분 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 물질재활용 가공 / 원형이용 고무분말 밧줄 ( 절단 ) 매립장공사용 12, , , , , , , , , , , , , , , 수출 8, , , , , 열적재활용 열이용 총계 26, , , , , T D F 시멘트킬른 144, , , , , TDF 건류소각 7, , , , , 총계 151, , , , , 총재활용량 178, , , , , 기타 재생타이어수출중고차장착 23, , , , , , , , , , 총계 41, , , , , 미확인량 32, , , , , 총발생량 252, , , , , 자료 : 대한타이어공업협회주 ) 총재활용량기준으로구성비산출 2006년을기준으로 5년간의현황을분석해보면, 고무분말은 14.8% 로매년생산량이증가하고있다. 고무분말은물질재활용의대부분의비율을차지하며가장많은재활용방법이되고있다. 고무분말을생산할경우이를이용하여다수의재활용제품이나오므로고무분말의재활용은점점늘어나고있는추세이다. 밧줄의경우 2004년 ~2005년사이에재활용량이감소했으나, 2006년에는다시증가했다. EPR 적용후에도볼수있듯이열이용에서시멘트킬른은막대한비율을보여주고있다. 2002년 80.9% 로최고높은재활용률을기록하고, 2006년에는 77.7% 로감소한상태이다

95 열적재활용의비율을줄이고물질재활용으로의재활용산업을촉진하는것으로추정할수있다. 정부의정책적제안과맞게열적재활용의비율은줄이고자하고있다. 반면건류소각의경우열이용에서의비율이너무낮고, 수출은거의없을정도로비율이감소하고있다 년에는 0.5% 의수출량을가질정도로국내에서폐타이어가수출되는경향은앞으로도줄어들것으로예상된다. 미확인량은협회에서실적처리되지않거나, 실적에서제외된양으로볼수있으며토목공학용으로쓰이는재활용의양은국내에서미확인량으로처리된다 [29] 국외 1) 일본국내와동일한 EPR기준과범위를적용하여일본의자료를 < 표 5-9> 에나타내었다. JATMA에서는재생타이어를물질재활용가공이용에포함시키고있으나, 국내 EPR 기준에적용하여재생타이어, 매립, 유통재고를제외한나머지로총재활용량을산출하였다. 일본의재생타이어는국내와같이닳은고무부분을새고무로바꾸어생산하는것이아니라고무분말을이용해서새로운재생타이어를만든다. 이는일본의타이어가품질이좋고뛰어나기때문에폐타이어가 2~3회정도의재생타이어로거듭날수있지만국내의경우 1회이상은어려운실정이다. 또한수출항목을일본에서재활용을시행한것이아니라국외로이동했다는점에서재활용량에는포함하나물질재활용에서는제외시킨다. 반면국내는 2006년기준약 8% 의수출중고차로의장착을제외하고 0.4% 인수출항목을물질재활용에포함시키고있다. 명목상두항목모두수출이라는공통점이있으나, 국내에서는두항목의인정이다르다. 국내 EPR 인정기준에수출항목으로는일본의수출도총재활용량에포함시켜야하지만, 일본의경우수출이국내에비해너무많은양이라수출중고차로의장착과같이비교항목에서제외시키고 < 표 5-9> 에나타내었다. 2006년고무분말의경우 15.3% 로국내에비해높았고 2002년 13.1% 에서약 2% 증가했다. 시멘트소성용으로의열적재활용은 2002년 39.9% 에서 2006년 23.9% 로많은양이감소되었고반면에화학공장과제지공장의사용이증가하였다. 제지공장의경우폐타이어소각시발생하는카본을사용하므로 2006년 39% 의재활용률을보인다. 2002년시멘트의재활용률과동일한수준으로앞으로일본에서는시멘트소성용의열이용보다제지공장으로의이용을촉진할듯하다. 또한, 일본에서는시멘트소성용의재활용량에약 20% 정도를물질재활용으로인정하고있는데이는국내와크게다른점이다 [30]. 다종의열적재활용방법을실용화하

96 고있으며 2006년 81.8% 의재활용률을보인다. 총재활용량에포함되지는않았지만수출의경우 2003년에는 45.7% 에이르는수준으로매우높았으나점점감소하고있다. 가스화로의경우 2006년 4.8% 의비율을가지며매년증가하고있다. 제지공장과가스화로의재활용률은증가하고있으나기존의시멘트킬른과금속제련, 제철, 타이어공장에서의이용은유지또는감소의경향을보인다. 물질재활용 가공 / 원형 구분 재생고무고무분말 < 표 5-9> 국내 EPR 제도인정범위에따른일본의폐타이어재활용현황 ( 단위 : 톤, %) 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 93, , , , , 기타 40, , , , , 총계 133, , , , , 시멘트킬른화학공장 284, , , , , , , , , , 열적재활용 열이용 T D F 제지 86, , , , , 제철 55, , , , , 금속제련중소보일러타이어공장 26, , , , , , , , , , , , , , , 가스화로 , , , 총계 579, , , , , 총재활용량 712, , , , , 수출 148, , , , , 기타 매립 31, , , , , 재생타이어원단 41, , , , , 총계 220, , , , , 유통재고 108, , , , , 총발생량 1,040, ,030, ,043, ,022, ,056, 자료 : JATMA( 일본자동차타이어협회 ) 주 ) 총재활용량기준으로국내 EPR 인정후, 구성비산출

97 2) 미국 < 표 5-10> 은미국의재활용방법별재활용현황을나타낸것이다. EPR 적용기준으로수출을제외한통계자료이며총재활용률을 100으로하여구성비를산출하였다. 국내의 EPR 인정범위를적용하는것으로미국이물질재활용으로인정하는토목공학과 EAF 및수출은제외시켰다. 미국의경우 RMA(US Rubber Manufacturer's Association) 에서통계를 2년단위로산출하고있다. 하지만, 1998년과 2001년은 3년단위로나타난다. 미국은 1998년부터 2005년까지 6년에이르러전체적인재활용률이많이증가했음을알수있다. 고무분말의경우 1998년 5.4% 였던재활용률이 2005년에이르러 15.6% 의재활용률을가진다. 국내보다는고무분말에대한재활용률이적으나많이증가하였다

98 물질재활용 가공 / 원형이용 구분 < 표 5-10> 국내 EPR 제도인정범위에따른미국의폐타이어재활용현황 개수구성개수구성개수구성개수구성 고무분말 7, , , , Rubber Modified Asphalt ( 단위 : 천개, %) 8, , , , 총계 15, , , , 열적재활용 열이용 T D F 시멘트킬른산업용보일러펄프 / 종이 38, , , , , , , , , , , , TTE 16, , , , 총계 114, , , , 총재활용량 129, , , , 수출 15, , , , 기타 Civil Engineering 20, , , , EAF , 기타 13, , , , 총계 48, , , , 재고량 87, , , , 총발생량 265, , , , 자료 : RMA(US Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총재활용량기준으로국내 EPR 인정후, 구성비산출 3) 유럽유럽의경우 2006년수출을제외한총재활용량 1,096천톤으로물질재활용 35.6%, 열적재활용 6% 의비율을보인다. EPR제도를적용하지않았을경우, 물질재활용이약 43.2% 인데이는국내에서인정하지않는토목공학으로의재활용과 EAF로의물질재활용기술때문이다. 분쇄한폐타이어를제철 제강소의 EAF에서무연탄과폐철을대체하는물질로사용하며, 미국과유럽에서는 EAF의폐타이어사용을물질재활용에포함하고있다 [31]. 따라서, 미국

99 과유럽은국내의 EPR제도를적용하여물질재활용을산출하면, EAF와토목공학용이제외되어보고된바와다르게물질재활용의양이줄어든다. 따라서 2006년유럽의물질재활용은고무분말로인한재활용으로 35.6% 로나타낼수있다. 또유럽에서보고한물질재활용량이많은이유는앞에서말한바와같이시멘트킬른의약 25% 를물질재활용으로인정하는점도포함된다. EPR제도를적용할때와관련성은없으나, 일본은시멘트킬른재활용량의약 20% 를물질재활용으로인정하며 [30], 유럽은약 25% 를물질재활용으로인정한다 [31]. 국내에서는유일하게열적재활용을시멘트킬른재활용으로의지하고있는데반하여, 외국과같은물질재활용의개념으로인정하는양이없다. 시멘트킬른에서의폐타이어재활용이물질재활용에인정된다는타당성과합리성을가진다면분명히개선되어야할점이다. < 표 5-11> 은유럽의 2006년폐타이어재활용현황을국내 EPR제도의인정범위에따라나타낸것이다. 물질재활용 열적재활용 기타 < 표 5-11> 국내 EPR 제도인정범위에따른유럽의폐타이어재활용현황 T D F 구분 중량 2006 구성 고무분말 567, 총계 567, 시멘트킬른 발전소 1,023, 총계 1,023, 총재활용량 1,590, 수출 185, 매립 / 미확인량 425, 재이용 110, EAF 7, 기타 369, 총계 1,096, * 총발생량 3,238, 자료 : ETRMA(European Tyre&Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총재활용량기준으로국내 EPR 인정후, 구성비산출 * 총발생량은매립 / 미확인량이외에폐타이어재고량포함 ( 단위 : 톤, %)

100 1.3. 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에따른재활용방법별재활용현황 국내 < 표 5-12> 는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목을제외한나머지항목은물질재활용으로인정하여나타낸것이다. 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른비율을 80% 에서 70% 로제한하고자할때, 시멘트킬른과고형연료를제한하는것으로현재사용하지않고있는고형연료에대한재활용량을제외한시멘트킬른양만이바목에속하게된다. 따라서, 시멘트킬른용재활용량을제외한모든항목을물질재활용으로보고구성비를산출한것이다. 폐기물예규에따르면재활용량을인정하는비율은물질재활용을기준으로계산을한다. 즉, 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제13조별표4에서인정한항목외의재활용실적이없다면재활용실적은 0이된다. 폐타이어의경우를예로들면, < 표 5-6> 에서나타난바와같이바목에의한재활용방법으로재활용을많이하였다하여도바목이외의방법으로, 즉물질재활용방법으로재활용이되지않았다면바목에의한재활용은인정되지않는다

101 < 표 5-12> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른국내폐타이어재활용방법별 물질재활용 열적재활용 가공 / 원형이용 열이용 구분 T D F 재활용현황 고무분말 밧줄 ( 절단 ) 매립장공사용 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 12, , , , , , , , , , , , , , , 수출 8, , , , , 건류소각 7, , , , , 총계 33, , , , , 시멘트킬른 ( 단위 : 톤, %) 144, , , , , TDF 총계 144, , , , , 총재활용량 178, , , , , 재생타이어 23, , , , , 기타 수출중고차장착 17, , , , , 총계 41, , , , , 미확인량 32, , , , , 총발생량 252, , , , , 자료 : 대한타이어공업협회주 ) 총재활용량기준으로구성비산출 시멘트킬른을제외한모든항목을물질재활용으로보았을때, 물질재활용은 2006년 19.6% 에서 22.3% 로 2.7% 가량증가했다. 생산자책임재활용제도 (EPR) 만적용하였을경우 2006년물질재활용은 19.6% 이고, 자원의절약과재활용촉진에관한법률 에따르면 22.3% 이다. 이는건류소각이물질재활용으로포함되면서증가한양이며, 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목 ( 시멘트제조시설의소성로에서처리하거나별표1 제5호바목에따른폐타이어고형연료제품으로재활용 ) 의기준으로만열적재활용을정의할때발생하는문제점이다. 시멘트킬른은 2006년 77.7% 를나타내며 2002년이후로매년감소하고있는경향이있지

102 만, ( 주 ) 금호석유화학에서앞으로고형연료 (TDF) 로인한폐타이어를사용할경우열적재활용에서필요로하는폐타이어의양은증가할것으로예상된다. 따라서열적재활용의비율을현재 80% 에서 70% 로줄이는것은열적재활용업체간의문제도발생할것이며물질재활용의물량도공급이감소될것으로예상된다 국외 1) 일본 < 표 5-13> 은 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른일본의폐플라스틱재활용현황을나타낸것이다. 시멘트킬른과 TDF로재활용된것을제외한모든항목은물질재활용으로포함시키므로가스화로의재활용방법이물질재활용량으로산정된다. 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목을제외한물질재활용의총양은 2002년 133천톤이고, 2006년에는 161천톤으로 29천톤증가하였다. 반대로열적재활용은 2006년 77% 로 2002년에비해 4.3% 감소하였다. 열적재활용을예로들어국내의생산자책임재활용제도 (EPR) 를적용시킬때 2006년 81.8% 에서 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따라 2006년 77% 로약 3.2% 감소하였다

103 < 표 5-13> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른일본의폐타이어재활용방법별 재활용현황 ( 단위 : 톤, %) 구분 중량구성중량구성중량구성중량구성중량구성 물질재활용 가공 / 원형 재생고무고무분말 93, , , , , 기타 40, , , , , 가스화로 , , , 총계 133, , , , , 시멘트킬른화학공장 284, , , , , , , , , , 열적재활용 열이용 T D F 제지 86, , , , , 제철 55, , , , , 금속제련중소보일러타이어공장 26, , , , , , , , , , , , , , , 총계 579, , , , , 총재활용량 712, , , , , 수출 148, , , , , 기타 매립 31, , , , , 재생타이어원단 41, , , , , 총계 220, , , , , 유통재고 108, , , , , 총발생량 1,040, ,030, ,043, ,022, ,056, 자료 : JATMA( 일본자동차타이어협회 ) 주 ) 총재활용량기준으로 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른통계 2) 미국 미국의통계량을 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따라재구성하였다. 미국의경우, TTE(Tire to energy) 를제외한시멘트킬른, 펄프 / 종이, 산업용보일러로의

104 재활용방법이바목에해당하고 TTE는물질재활용으로계산한다. < 표 5-14> 는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른미국의폐타이어재활용방법별현황을나타낸것이다. 미국은 1998년물질재활용의양이 24% 로 2006년과동일한수치를보이며, 열적재활용은 2006년 75.3% 로 2002년보다 0.7% 감소하였다. < 표 5-14> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른미국의폐타이어재활용방법별 물질재활용 가공 / 원형이용 구분 재활용현황 개수구성개수구성개수구성개수구성 고무분말 7, , , , Rubber Modified Asphalt ( 단위 : 천개, %) 8, , , , TTE 16, , , , 총계 31, , , , 열적재활용 열이용 T D F 시멘트킬른산업용보일러펄프 / 종이 38, , , , , , , , , , , , 총계 98, , , , 총재활용량 129, , , , 기타 수출 15, , , , Civil Engineering 20, , , , EAF , 기타 13, , , , 총계 48, , , , 재고량 87, , , , 총발생량 265, , , , 자료 : RMA(US Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총재활용량기준으로 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른통계

105 3) 유럽 유럽은 2006 년의자료를 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따라 < 표 5-15> 로나타내었다. < 표 5-15> 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른유럽의폐타이어재활용방법별 재활용현황 ( 단위 : 톤, %) 구분 중량 2006 구성 물질재활용 열적재활용 T D F 고무분말 567, 총계 567, 시멘트킬른 발전소 1,023, 총계 1,023, 총재활용량 1,059, 수출 185, 매립 / 미확인량 425, 기타 재이용 110, EAF 7, 기타 369, 총계 1,096, 총발생량 3,238, 자료 : ETRMA(European Tyre&Rubber Manufacturer's Association) 주 ) 총재활용량기준으로 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따른통계 * 총발생량은매립 / 미확인량이외에폐타이어재고량포함 유럽은 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따라통계한바와생산자책임재활용제도에따른통계가동일하다. 조사한바에의하면열적재활용인시멘트킬른과발전소로의재활용방법이바목에모두포함되기때문에통계상의변화가없다. 2006년유럽의폐타이어물질재활용은 35.6% 이고, 열적재활용은 64.4% 이다. 둘의비율만으로나타내면물질재활용에대한열적재활용비율은약 3:7이다

106 2. 폐플라스틱의재활용방법에따른재활용현황 2.1. 생산자책임재활용제도 (EPR) 에따른재활용방법별재활용현황 국내 < 그림 5-1> 은일본플라스틱협회의해석방법을이용하여국내연구자가우리나라의폐플라스틱물질흐름도를작성한것이다 [32]. 전반적인폐합성수지흐름도는 < 그림 5-1> 외에는연구된바가없기때문에별다른검증없이재활용현황을살펴보면, 국내에는약 4,000개소의폐합성수지재생업체가있으며, 대부분이물질재생업체로구성되어있고, 유화업체나 RPF 제조등에너지재생업체는소수에불과하다. < 그림 5-1> 에서도재활용의경우재생원료나재생제품생산량이 145만톤 / 년인데반하여, 고형연료나유화로재생되는양은 7만톤 / 년에불과한것을살펴볼수있다. 폐플라스틱발생량의 74% 에해당하는 306만톤은소각및매립처분되고있다. < 그림 5-1> 국내폐플라스틱기술별물질흐름도 국내에서폐플라스틱을재활용하는방법은제 3 장 2. 폐플라스틱의재활용방법에서설명하

107 였듯이재생 파쇄 원형이용의물질재활용방법이있고, 고형연료제품, 열분해, 소각등의열적재활용방법이있다. 다음자료들은한국플라스틱자원순환협회자료에따라재생원료, 재생제품, 유류제조, 고형연료, 에너지회수, 수출의방법으로재활용방법별현황을나타낸것이다. 국내폐플라스틱의재활용방법별재활용현황은 < 표 5-16> 에나타내었다. 이는한국플라스틱자원순환협회에등록된회원사들의재활용현황으로국내전체폐플라스틱의재활용량은아니다. 각회원사의재활용현황을통계하였다. 재활용방법의분류는재생원료와재생제품, 수출항목을물질재활용으로분류하고, 유류제조, 고형연료, 에너지회수를열적재활용으로구분하였다. 물질재활용 열적재활용 구분 재생원료 63,747 70, , , ,146 재생제품 2,028 5,779 8,358 5,045 8,877 수출 합계 65,775 (97.5) 76,216 (86.9) 149,454 (85.5) 127,016 (77.5) 218,023 (83.6) 유류제조 438 1,481 3,616 2,872 1,288 고형연료 1,191 9,919 21,539 33,968 41,293 에너지회수 합계 총재활용량 < 표 5-16> 국내폐플라스틱재활용방법별재활용현황 1,629 (2.4) 67,405 (100.0) 11,400 (13.0) 87,617 (100.0) 25,155 (14.4) 174,611 (100.0) 36,840 (22.4) 163,858 (100.0) 자료 : ( 사 ) 한국플라스틱자원순환협회내부자료재구성. 주 ) 재생원료제조는단일재질, 복합재질 ( 필름류 ), PSP, PVC 재활용실적포함임. 혼입비율을적용하지않은순수재활용량임. 협회사의재활용실적만을통계한것임. ( 단위 : 톤 (%)) 42,581 (16.3) 260,605 (100.0) 폐플라스틱의경우, 한국플라스틱자원순환협회의회원사에한해통계량이제한되어있기때문에회원사들이재활용의무율을이행하였는지 < 표 5-17> 에서나타내었다. 이는연도별로폐플라스틱의재질, 재활용방법및기준에따라의무량과의무이행결과를나타낸것으로협회의재활용달성율을알수있다

108 < 표 5-17> 국내폐플라스틱재활용의무이행결과 ( 단위 : kg ) 구분 ( 재질 ) 재활용방법및기준의무량의무이행결과비고 기타합성수지 재생원료제조 인조목재제조 유류제조 고형연료제조 34,862,399 합계 34,862,399 69,349,560 (97.6%) 1,732,380 (2.4%) 71,081,940 (100%) 단일재질, 복합재질, PVC PSP Ingot 제조 1,476,295 1,760,426 지자체실적 : 746,990 합계 36,338,694 72,842,366 단일재생원료제조 43,622,633 95,283, 기타합성수지 복합 재생원료제조 8,254,680 성형제품제조 6,058,640 18,109,495 유류제조 1,941,000 고형연료제조 20,433,850 합계 61,732, ,972,082 복합 MR : 16,254,320 kg (44.3%) TR : 20,433,850 kg (85.7%) 복합총계 : 36,688,170 kg (100.0%) PVC 재생원료제조 1,172,495 1,350,000 PSP Ingot 제조 1,991,794 2,206,486 지자체실적 : 713,654 kg 합계 64,896, ,528,568 단일 재생원료제조성형제품제조 34,510, ,401, 기타합성수지 복합 재생원료제조 30,083,278 성형제품제조 8,358,468 43,518,240 유류제조 3,616,900 고형연료제조 21,539,250 합계 78,028, ,999,786 복합 MR : 42,058,646 kg (66.1%) TR : 21,539,250 kg (33.9%) 복합총계 : 63,597,896 kg (100.0%) PVC 재생원료제조 1,161,412 1,285,530 PSP Ingot 제조 1,506,725 2,326,008 지자체실적 : 969,871 kg 합계 80,696, ,611,

109 구분 ( 재질 ) 재활용방법및기준의무량의무이행결과비고 기타합성수지 단일 복합 재생원료제조성형제품제조 재생원료제조 43,668,215 94,727,292 24,283,710 성형제품제조 5,045,872 46,605,912 유류제조 2,872,270 고형연료제조 33,968,824 합계 PVC 재생원료제조 1,143,908 1,206,470 복합 MR : 32,201,852 kg (48.7%) TR : 33,968,824 kg (51.3%) 복합총계 : 66,170,676 kg (100.0%) PSP Ingot 제조 1,583,637 1,754,164 지자체실적 : 562,236 kg ( 군부대실적 : 12,807 kg포함 ) 합계 93,001, ,858,602 단일 재생원료제조성형제품제조 58,299, ,326, 기타합성수지 복합 재생원료제조 34,808,830 성형제품제조 8,877,052 52,557,769 유류제조 1,288,280 고형연료제조 41,293,705 합계 복합 MR : 44,974,162 kg (52.1%) TR : 41,293,705 kg (47.9%) 복합총계 : 86,267,867 kg (100.0%) PVC 재생원료제조 1,156,208 1,382,520 PSP Ingot 제조 1,572,542 7,939,676 PSP+EPS 실적임지자체실적 : 482,774 kg 합계 113,586, ,916,311 자료 : ( 사 ) 한국폐플라스틱자원순환협회주 ) 공통 : 혼입율및공정손실율등미적용수량통계임 ( 공사에서일괄적용요망 ) 전년도 banking 물량을다음해실적으로우선사용. 상기기타합성수지재활용실적은단일재질, 복합재질, 필름류, PSP실적을포함한것으로혼입비율을적용하여실적인정요망. 고형연료는납품량기준, 성형제품, 유류, 복합재질재생원료는매출량기준으로산출함 일본 일본의경우에는 < 그림 5-2> 에서와같이, 유관협회에서발생및처리 처분, 방법별재활용

110 에관한내용을잘정리하고있다 [33]. < 그림 5-2> 를살펴보면, 일본은년간 1,445만톤의수지를생산하여 1,120만톤이내수로소비되고, 폐플라스틱으로배출되는양이 1,005만톤이다. 이중 508만톤은일반폐기물로부터, 나머지 498만톤은산업폐기물로부터발생하고, 소각및매립을제외한재활용방법으로투입되는것은재생이용, 유화 / 가스화 / 고로 코크스원료, 고형연료, 폐기물발전, 열이용소각등 5가지이다. 우리나라가 80% 를재생원료화하는데반하여, 일본의경우에는재생이용하는비율이 20% 에불과하고, 폐기물발전 29%, 열이용소각 14% 등이며, 우리나라가한창증가추세에있는고형연료는 6% 에불과한실정이다. 최종적으로는발생된폐플라스틱의 3/4은유효이용하고, 나머지 1/4은소각및매립하는것으로나타났다

111 재생수지투입량 72 만 T 수지생산량 1,445 만 T 수지제조 제품가공 시장투입단계 수지수출량 431 만 T 수지수입량 152 만 T 제품수출량 81 만 T 제품수입량 158 만 T 액상수지량 128 만 T 가공 Loss 량 66 만 T 생산 Loss 량 23 만 T 일본내수지제품소비량 1,120 만 T 생산 가공 Loss 배출량 89 만 T 사용제품배출량 916 만 T 생산 가공 Loss 배출량 89 만 T 폐플라스틱총배출량 만 T (100.0%) 배출단계 일반폐기물 508 만 T 산업폐기물 498 만 T 재생이용 61 만 T 유화가스화고로 코크스원료 24 만 T 고형연료 9 만 T 폐기물발전 188 만 T 열이용소각 46 만 T 단순소각 95 만 T 매립 85 만 T 재생이용 142 만 T 유화가스화고로 코크스원료 4 만 T 고형연료 53 만 T 폐기물발전 102 만 T 열이용소각 91 만 T 단순소각 61 만 T 매립 42 만 T 처리처분단계 물질재활용화학제활용열적재활용 ( 에너지회수 ) 미이용 재생이용 204 만 T (20%) 제품가공투입 (72 만 T) 유화 / 가스화 / 고로 코크스원료 28 만 T (3%) 고형연료 62 만 T (6%) 폐기물발전 290 만 T (29%) 열이용소각 137 만 T (14%) 단순소각 157 만 T (16%) 매립 127 만 T (13%) 유효이용폐플라스틱 721 만 T (72%) 미이용폐플라스틱 284 만 T (28%) < 그림 5-2> 일본의폐플라스틱흐름도

112 < 표 5-18> 은 < 그림 5-2> 를자료로하여, 폐플라스틱의총발생량과총재활용량을기준으로일본의폐플라스틱재활용방법별현황을각각나타낸것이다. 일본은물질재활용의방법으로재생이용법, 열적재활용방법으로유화 / 가스화, 고형연료화, 폐기물발전소, 열이용소각등의방법이있다. < 표 5-18> 일본폐플라스틱재활용방법별재활용현황 (2006 년 ) ( 단위 : 톤, %) 물질재활용 열적재활용 구분 중량 2006 구성비 ( 총발생량기준 ) 구성비 ( 총재활용량기준 ) 재생이용 1,320, 가공이용 720, 합계 2,040, 유화 / 가스화 / 고로 코크스원료 280, 고형연료 620, 폐기물발전 2,900, 열이용소각 1,370, 합계 5,170, 총재활용량 7,210, 총발생량 10,050, 자료 : ( 사 ) 일본플라스틱협회내부자료

113 생산자책임재활용제도 (EPR) 적용시고려사항 플라스틱제품은합성수지라는석유화학제품으로부터제조하며, 합성수지는석유로부터추출한기초원료를가지고제조한다. 국내석유화학제품생산능력은 2003년이후세계 5위의규모를보유하고있다. 합성수지는매년수출의비중이늘어나고있다. < 표 5-19> 는합성수지의생산, 수입, 수출현황을자세히나타낸것이다. < 표 5-19> 국내석유화학제품의수급현황 ( 단위 : 천톤 ) 합성수지 생산 2,689 6,155 9,865 9,993 10,287 수입 수출 446 2,670 5,327 5,458 5,828 내수 2,519 3,627 4,673 4,630 4,601 수출비율 17% 43% 54% 55% 57% 물론, 사용하고난폐플라스틱의발생량은국내실수요량의함수이므로국내실수요량을알수있다면발생량을추정하는것은그리어려운일이아니지만, 플라스틱제품은품목과용도가다양하고완제품이있는가하면부품과자재, 표면처리가공등그형태가매우다양하며 1회용이있는가하면 5~6년, 10년이상을사용한후배출되는제품도있어플라스틱의품목별용도별사용기간과비중을국내실수요에적용시켜수요량을산출하여야하기때문에출하량에의한폐기물발생량예측이매우어렵다. 2005년국내합성수지생산량은총 10,287천톤으로 1999년에비해 7,598천톤이나증가하였고, 2005년국내합성수지총생산량 10,287천톤중에서 5,828천톤을수출하고, 142천톤을수입한결과국내에서소비된합성수지량은 4,600천톤에이른다. 즉이양이사용후에발생되어야할폐플라스틱양이라가정할수있다. < 표 5-20> 은 2005년도폐플라스틱의발생및처리현황을나타낸것으로폐플라스틱의발생량은 3,968,317톤 (10,872.1 톤 / 일 ) 이다. 즉 2005년도에발생예상량이 4,6000천톤이지만실제환경부통계에잡히는발생량은 3,970천톤이므로 2005년국내합성수지수요량 4,600천톤보다 640천톤이적은양이발생했다. 즉, 640천톤의플라스틱제품이폐기물로발생하지않고수명을유지하고있거나, 폐기물로발생했음에도불구하고 < 표 5-21> 과같이집계에서누락되고있다

114 < 표 5-20> 폐플라스틱의발생및처리현황 (2005 년 ) ( 단위 : 톤 / 일 ) 가연성 계 1) 생활계플라스틱류 2) 배출시설계폐합성수지 3) 건설계합성수지류 발생량 (%) 10,872.1 (100.0) 처리방법 매립 (%) 소각 (%) 재활용 (%) 1, , ,562.5 (16.7) (52.6) (32.8) 계 2, , , 생활 2, , , 사업장 ,790.3 (53.3) 1,003.6 (9.2) (1.9) 91.7 (0.8) 3,957.7 (36.4) (5.3) 1,624.6 (14.9) (3.1) 4) 생활계재활용가능폐자원 총생활계플라스틱류 : 1)+4) 계 1, ,531.2 생활 1, ,343.1 사업장 계 생활 사업장 4,078.2 (37.5) 3,485.3 (32.1) (5.5) 1,293.3 (11.9) 1,116.6 (10.3) (1.6) 1,184.6 (10.9) 1,013.9 (9.3) (1.6) 1,600.3 (14.7) 1,354.8 (12.5) (2.3) 자료 : 환경부 (2006). 전국폐기물발생및처리현황. 폐플라스틱자원순환협회에따르면, 국내의경우모든플라스틱제품중에서산업용이약 60%, 생활용이약 40% 를차지하고있기때문에국내합성수지중의생활용합성수지의수요량은 1,840천톤이된다. 2005년생활용폐플라스틱의발생량과수요량을동일하다고가정하면, 생활용폐플라스틱의발생량도 1,840천톤이된다. 하지만, 환경부공식집계상의생활계폐플라스틱발생량은 148만톤으로약 350천톤의폐플라스틱발생량이공식집계에서누락되고있음을알수있다. 같은방법으로 2006년의폐플라스틱발생량과플라스틱수요량을비교해보자. 2006년폐플라스틱발생량은 2005년과동일하게 < 표 5-22> 의형식으로나타내었다. 환경부통계자료에따르면, 총폐플라스틱발생량은 4,494,756톤 (12,314.4 톤 / 일 ) 이다. 약 4,490천톤의폐플라스틱이발생했으며, 2005년보다 530천톤이나증가했다. 한국플라스틱자원순환협회자료에의하면, 2006년국내합성수지수요량은 4,682,738톤이다. 환경부의

115 자료에따른폐플라스틱발생량 449 만톤은 2006 년국내합성수지수요량 468 만톤보다약 19 만톤이적다. 즉, 19 만톤이상의플라스틱제품이 < 표 5-23> 과같이집계에서누락된 양을포함하고있다. < 표 5-21> 폐플라스틱발생량추정 (2005 년 ) 항목 1. 환경부공식통계 a. 폐플라스틱발생량 3,968,316 톤 / 년 (10,872.1 톤 / 일 ) b. 생활계폐플라스틱발생량 1,488,543 톤 / 년 (4,078.2 톤 / 일 ) c. 사업장폐플라스틱발생량 2,479,773 톤 / 년 (6,793.9 톤 / 일 ) 2. 국내합성수지수요량 4,601,000 톤 / 년 2-a 632,684 톤 의미 재활용대상 ( 생활계 + 재활용가능폐자원 ) 배출시설계 + 건설계 플라스틱제품이폐기물로발생하지않고수명을유지하고있거나, 폐기물로발생했음에도불구하고집계에서누락된양을포함한양 3. 수요량중생활용플라스틱제품 1,840,400 톤 3-b 351,857 톤 ( 약 35 만톤 ) 폐플라스틱발생량이공식집계에서누락되고있음 자료 : 환경부 (2006). 전국폐기물발생및처리현황

116 < 표 5-22> 폐플라스틱의발생및처리현황 (2006 년 ) 가연성 계 1) 생활계플라스틱류 4) 생활계재활용가능폐자원 2) 배출시설계폐합성수지 3) 건설계합성수지류 발생량 (%) 12,314.4 (100.0) 처리방법 매립 (%) 소각 (%) 재활용 (%) 1, , ,376.5 (13.1) (51.7) (27.4) 계 2, , , 생활 2, , , 사업장 ,855.2 (55.6) (7.6) 4,512.4 계 (36.6) 총생활계 3,827.6 생활플라스틱류 : 1)+4) (31.0) 사업장 (5.5) 자료 : 환경부 (2007). 전국폐기물발생및처리현황 (2.3) 1.6 (0.01) 4,245.7 (34.4) (6.4) 1,369.8 (11.1) (1.2) 계 1, ,762.7 생활 1, ,488.3 사업장 ,324.0 (10.7) 1,131.2 (9.1) (1.5) 1,332.5 (10.8) 1,190.7 (9.6) (1.2) ( 단위 : 톤 / 일 ) 1,853.7 (15.0) 1,505.7 (12.2) (2.8) 모든플라스틱제품중에서생활용이약 40% 를차지하고있기때문에, 국내합성수지중의생활용합성수지의수요량은총합성수지수요량 468만톤의 40% 인 187만톤이된다. 2006년생활용폐플라스틱의발생량과수요량을동일하다고가정하면, 생활용폐플라스틱의발생량도 187만톤이되어야한다. 하지만, 환경부공식집계상의생활계폐플라스틱발생량은 164만톤으로약 23만톤의폐플라스틱발생량이공식집계에서누락되고있음을알수있다. 위의예들에서보는바와같이예상발생량보다적은양이발생되고있어공식집계에서누락되는양은실제 EPR대상이되는재활용가능양즉의무재활용양을고려해볼때큰양에해당되므로의무재활용양의할당에이를고려하여야한다

117 < 표 5-23> 폐플라스틱발생량추정 (2006 년 ) 항목 1. 환경부공식통계 a. 폐플라스틱발생량 4,494,756 톤 / 년 (12,314.4 톤 / 일 ) b. 생활계폐플라스틱발생량 1,647,026 톤 / 년 (4,512.4 톤 / 일 ) c. 사업장폐플라스틱발생량 2,847,730 톤 / 년 (7,802.0 톤 / 일 ) 2. 국내합성수지수요량 4,682,738 톤 / 년 2-a 187,982 톤 / 년 의미 재활용대상 ( 생활계 + 재활용가능폐자원 ) 배출시설계 + 건설계 플라스틱제품이폐기물로발생하지않고수명을유지하고있거나, 폐기물로발생했음에도불구하고집계에서누락된양을포함한양 3. 수요량중생활용플라스틱제품 1,873,095 톤 / 년 3-b 226,069 톤 / 년 폐플라스틱발생량이공식집계에서누락되고있음 3. 폐윤활유의재활용방법에따른재활용현황 3.1. 분류된재활용방법별재활용현황 ( 총발생량기준 ) 국내다음의 < 표 5-24> 는국내의폐윤활유재활용방법별현황이다. 국내에서시행하고있는이온정제, 감압증류, 고온열분해법의재활용량과구성비를나타낸것으로총발생량을 100% 로본다

118 < 표 5-24> 국내폐윤활유재활용방법별현황 ( 단위 : 천리터, %) 구분 부피구성부피구성부피구성부피구성부피구성 이온정제 93, , , , , 감압증류 32, , , , , 고온열분해 총계 ( 재활용 ) 폐윤활유발생량 28, , , , , , , , , , , , , , , 자료 : 한국윤활유공업협회 백분율 (%) 이온정제감압증류고온열분해 년도 < 그림 5-3> 국내폐윤활유재활용방법별재활용현황 2002년발생량 22,619만l에서 2006년 22,419만l로 5년간폐윤활유의전체발생량은줄어들었으나, 2003~2004년사이에는폐윤활유량이증가하였다. 이는국가의경제력과비례하여유가와윤활유사용량에비례하여발생량이결정된다고추정할수있다. 2006년통계를보면, 발생량 22,419만 l에대비하여전체재활용량은 69% 로 5년간최고높은재활용률을보인다. 폐윤활유의재활용산업이활발해지고있음을뜻하나반대로 2002년 68.4% 에비해변동이거의없으므로재활용산업의정체를의미하기도한다. 후자의쪽이좀더가까울것이라추정하며, 총재활용량의 49.2% 인절반에가까운정제유가이온정제공정에의해

119 재활용된다. 감압증류와고온열분해의경우, 고품질의연료를정제하고생성할수있는데이온정제공정이단순하고처리가쉽기때문에많은업체에서적용하고있다. 이온정제시발생하는폐수와폐산슬러지처리에도문제점이많으므로앞으로의경제력과환경성을잘생각하여보다나은기술을개발해나가야할것이다

120

121 제 6 장. 품목별재활용방법의환경성 경제성분석 1. 품목별재활용방법의환경성분석 1.1. 폐타이어재활용방법의환경성분석 환경적인관점에서폐타이어를재활용하는 4가지방법들을비교 분석하였다. 물질재활용방법은기계적분쇄방법 (mechanical pulverisation) 과냉동분쇄방법 (cryogenic pulverisa -tion) 이며, 열적재활용방법은폐기물에너지전환 (waste-to-energy) 과시멘트킬른에서의대체연료방법 (substitution of conventional fuel in the cement clink) 이다. 물질재활용은분쇄된폐타이어분말을충진재로사용하기위한방법이다 기계적분쇄방법이공정은분말의크기를 3단계에걸쳐작게만드는것이다. 첫단계에서철심을제거하며약 7-10cm의분말을만드는것이다. 둘째단계에서약 2cm로분쇄하며, 마지막 3단계에서약 2cm의분말을생산하는것이다. 이는 < 그림 6-1> 에나타내었다. 이러한 3단계의공정동안칼날의마모는심각하며, 칼날에대한주기적인교체가요구된다

122 < 그림 6-1> 기계적파쇄공정의타이어분쇄과정 첫째단계의기계적파쇄를위한유입량과유출량은실제의공장에서의 3~3.5ton/hr 의 타이어를파쇄하는시행자료 (working data) 로부터얻어진값이다. 이는 < 표 6-1> 에나타내 었다. < 표 6-1> 첫째단계인파쇄공정의유입물질과유출물질의양 유입유출양 타이어전기물철오일자료 : Energy29 [34] 타이어찌꺼기철파편 1000 kg 170 MJ 150 kg kg kg 966 kg 34 kg 둘째단계의분쇄공정과셋째단계의분쇄공정은 < 표 6-2> 와 < 표 6-3> 에나타내었다

123 < 표 6-2> 둘째단계인분쇄공정의유입물질과유출물질의양 유입유출양 타어이찌꺼기전기철자료 : Energy29 [34] 타이어분말 16mm 16mm 철파편 1000 kg 573 MJ kg 750 kg 250 kg < 표 6-3> 셋째단계인분쇄공정의유입물질과유출물질의양 유입유출양 타이어분말 16 mm 16mm 전기철 자료 : Energy29 [34] 미세타이어분말 (<0.7mm) 타이어분말 (<2mm) 섬유직물분진 1000 kg 513 MJ kg 630 kg 310 kg 60 kg 263,920 mg 냉동분쇄방법 이공정은 2 단계로구성되어있으며, 첫단계는기계적분쇄방법과동일하며, 2 단계에서는 냉동조건 (cryogenic conditions) 하에서원하는크기및다량의고품질분말을얻을수있다

124 < 그림 6-2> 저온파쇄공정의타이어분쇄과정 이공정의첫째단계는기계적분쇄공정과동일하며, 둘째단계인냉동분쇄는 < 표 6-4> 에 나타내었다. < 표 6-4> 저온파쇄공정의유입물질과유출물질의양 유입유출양 타이어분말전기질소천연가스자료 : Energy29 [34] 타이어분말철파편섬유직물 1000 kg 180 MJ 703 kg 1.55 m3 375 kg 265 kg 60 kg 폐기물에너지전환 이공정은전형적인생활폐기물소각로에서에너지를얻기위해서폐타이어분말을소각하 는것이다. 스팀또는전기를생산하고자하는것이다. 무방류배출가스시스템이며, 스크러

125 빙장치로칼슘수산화물분출흡착제 (calcium hydroxide spray abdorber: SA) 와섬유필터 (fabric filter: FF) 를사용하며, NOx 를제거하기위해서는 NSCR 을사용한다. < 그림 6-3> 폐기물에대한에너지회수처리방법 이공정은파쇄공정후에수행된다. 동력생산, 반응제소모및배출을평가하기위해서타이어의장입량은 10,900kJ/kg LHV를갖는 336ton/d의용량을갖는소각시설을대상으로하였다. 기계적분쇄공정의첫째단계에서얻은폐타이어분말을이웃에있는소각시설로운송하는것을고려할수있으나근거리로간주하여이과정은무시하였다. 이에대한유입량및유출량은 < 표 6-5> 에나타내었다

126 < 표 6-5> Waste-to-energy 공정의유입물질과유출물질의양 유입 유출 양 타이어분말 1000 kg 전기 413 MJ 중탄산나트륨 120 kg 전기 476 MJ 재 89 kg 철파편 220 kg CO mg HCl mg HF mg SO mg PM mg NO X mg CO mg Cd 3.85 mg Hg 3.85 mg Pb 1.92 mg IPA 3.85 mg Sb +As +Cr +Cu +Co +Mn +Ni +V +Sn 9.61 mg 자료 : Energy29 [34] 시멘트클링크에서의대체연료방법 이공정은일정크기의분말을만들어운송한뒤에보조장입장치에의해서연소기에장입된다. 주연료는분쇄된석탄이며, 대체연료로폐타이어분말이연소기에장입된다. 이공정에서철심이제거되지않은타이어분말은시멘트특성을향상시키기위해첨가하는철광석 (iron minerals) 의양을대체할수있다

127 < 그림 6-4> 시멘트킬른공정의연료대체 이공정은기계적분쇄공정의첫째단계의파쇄공정과같으며, 파쇄된공장으로부터시멘 트생산공장까지 35 에서 100km 의거리를운송하는것을고려하였다. 이공정에대한유입량 및유출량은 < 표 6-6> 에나타내었다. < 표 6-6> 공동연소처리의유입물질과유출물질의양 유입 유출 양 타이어 1000 kg 디젤유 6.05 kg 전기 6 MJ 석탄 -877 kg 철무기산 -250 kg 방출 자료 : Energy29 [34] 각공정의환경성평가비교 생애주기영향평가 (life cycle impact assessment) 는가능한환경적인관련성및중요성을 보다잘구별하기위하여생산체계를물질과에너지유입과유출데이터로전환하기위하여

128 이러한유입과유출데이터를조사한다. 이를위해서환경성에대한영향을반영하기위하여여러수학적지표들 (Eco-Indicator'95) 을사용하고있으며, 이를바탕으로 4가지재활용방법에대한환경성결과를 < 표 6-7> 에나타내었다. 대체연료방법에서는운송거리는 100km이며, NOx감소는 -15% 로하였다. < 표 6-7> 생태지표의환경적효과와단위 분류환경적효과단위 기계적파쇄 (Mechanical crushing) 저온파쇄 (Cryogenic crushing) 에너지회수 (Waste-to -energy) 연료대체 (Fuel substitution) 온실효과 1 kg CO 환경보호 오존층파괴 2 g CFC 산성화 3 kg SO 부영양화 4 g PO 중금속 5 g Pb 인간건강 자원고갈 암 ( 종양 ) 6 b 벤조피렌 [a] Winter Smog 7 kg SPM Summer Smog 8 g C 2H 감염성 / 유해성 9 g 활동물질 물부족 10 kg , 에너지 11 MJ ,641-94,258-24,109 고형폐기물 12 kg 자료 : Energy29 [34] 표에서보는바와같이결과는음값 (negative value) 을가진다. 이는각공정이가지는 회피효과 (avoided effects) 에기인한다

129 1.2. 폐플라스틱재활용방법의환경성분석 폐플라스틱의재활용방법을물질재활용방법과열적재활용방법으로나누어환경성분석을하였다. HDPE, LDPE, PP, PE 등의폐플라스틱을물질재활용하는방법과열적재활용방법인 RPF, 열분해및유화, 고로연료화에대해분석이시행되었으며, 재활용에대한기능단위는폐플라스틱 1kg에대해산출되는것으로범위를정하였다 [35] 물질재활용 물질재활용의경우폐플라스틱의배출원에서분리선별및재생원료화까지로범위를설정 하였다. 다음 < 표 6-8> 은물질재활용공정에서유입물질과유출물질의양을분석한것이다. < 표 6-8> 물질재활용공정의유입물질과유출물질의양 유입양유출양 폐플라스틱 1 kg CO kg 디젤 kg CO kg 전기 kw h HC kg 산업용수 kg NO X kg 소포제 kg분진 kg 응결 kg폐수 kg 접종원 kg ph kg 황산알루미늄 kg COD kg 인산 kg BOD kg 요소 kg SS kg 수산화나트륨 kg N-H kg 플라스틱덩어리 kg ABS kg - - 폐수 kg 자료 : 박찬혁, 최석순 (2006). 환경성평가를위한폐플라스틱재활용방법들의비교 물질재활용에대한환경부하를비교해보면다음그림과같다. GWP(Global Warming Potentials; 지구온난화 ), ODP(Ozone Depletion Potentials; 오존층파괴 ), AP(Acidafication Potentials; 산성화 ), EP(Euthrophication Potentials; 부영양화 ), CP(Carcinogenisis Potentials; 발암성 ), POCP(Photochemical Oxidant Creation Potentials;

130 광화학산화물생성 ) 6가지환경영향범주에대한결과를분석한것으로지구온난화에대한환경부하삭감효과가 으로다른영향범주보다큰것으로나타났다 [35]. 이는전력사용에기인하는결과이며, 폐플라스틱물질재활용의각단위공정별환경영향평가결과에서전력과에너지를가장많이사용하는용융및성형공정의환경부하가매우크다. 즉, 현재플라스틱사용량을기준으로했을때, 물질재활용의비중이커질수록재생원료의사용량이늘어나지구온난화영향은줄어드는것으로확인되었다. 그밖의물질재활용에대한평가결과는거의모든영향범주들이음의값으로친환경적이다 [36]. 4.00E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+00 환경영향삭감효과 -1.40E+00 GWP ODP AP EP CP POCP < 그림 6-5> 물질재활용공정의환경영향 RPF 폐플라스틱 1kg을 RPF 제조원료를제작하는것으로보았으며, RPF제조의평균발열량은국내에서시험가동중인업체의플라스틱으로제조한 RPF의발열량 8,150kcal / kg를기준으로적용하였다. 다음은 RPF 공정에서의유입물질과유출물질의양을나타낸것이다. 폐플라스틱 RPF에대한영향범주별환경평가중가장중요한범주는지구온난화로나타났다. 폐플라스틱으로 RPF제조공정의지구온난화의영향은제조된 RPF 원료가화석연료의대체연료로사용됨으로써환경부하가 -5.21E-01로삭감되었다. 폐플라스틱 RPF화에대한투입물별환경부하는전력생산과공정자체에서배출되는오염물질인 CO 2, SO X, NO X 등이주원인인것으로나타났다 [35]

131 물질 구분 항목 양 구분 항목 양 폐플라스틱 1 kg 전기 kwh 유 CaO kg Recycling Oil kg 입 Ca(OH) kg에경질유 kg유 NaH kg너입 LPG kg지 HCl kg물 kg (by-product) Recycled Oil kg 질소 kg 유출 Recycled Gas < 표 6-9> RPF 공정의유입물질과유출물질의양 kg 가연성잔여유 kg NO X kg 가연성잔여물 kg 공기 SO X kg 불연성환비철금속잔여물 kg경 HCl kg 불연성잔여물 kg부 BOD kg하물불연성기타잔여물 kg SS kg 재 kg 폐수 kg 고체 고체상폐기물 kg PET(by-product) kg CO kg 자료 : 박찬혁, 최석순 (2006). 환경성평가를위한폐플라스틱재활용방법들의비교 2.000E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-01 환경영향삭감효과 E-01 GWP ODP AP EP CP POCP < 그림 6-6> RPF 공정의환경영향 열분해및유화공정 폐플라스틱을재생유로서사용하는열분해및유화공정은폐플라스틱 1 kg을기준으로공

132 정의유입물질과유출물질을통해환경성을분석하였다. < 표 6-10> 은열분해및유화공정 의유입물질과유출물질의양을나타낸것이다. < 표 6-10> 열분해및유화공정의유입물질과유출물질의양 구분 항목 양 구분 항목 양 폐플라스틱 1 kg 전기 kwh 유 CaO kg Recycling Oil kg 입 Ca(OH) kg에경질유 kg유너 NaH kg입 LPG kg지 HCl(by-product) kg 물 kg Recycled Oil kg질소 kg 물질 유출 Recycled Gas kg 가연성잔여유 kg NO X kg 가연성잔여물 kg 공기 SO X kg 불연성환비철금속잔여물 kg경 HCl kg 불연성잔여물 kg부 BOD kg하물불연성기타잔여물 kg SS kg 재 kg 폐수 kg 고체 고체상폐기물 kg PET(by-product) kg CO kg 자료 : 박찬혁, 최석순 (2006). 환경성평가를위한폐플라스틱재활용방법들의비교 폐플라스틱유화및열분해공정에대한영향범주별환경영향을분석한결과 < 그림 6-7> 과같으며, 가장중요한영향범주는지구온난화로나타났다. 폐플라스틱유화및열분해공정에대한지구온난화의영향은모두양 (+) 의값으로환경부하가증가하는것으로나타났다. 그중폐플라스틱에서재생유를회수함으로써환경부하삭감효과가다소있으나, 사용된전력의제조공정에의해배출되는 CO 2 와유화공정자체에서배출되는 CO 2, SO X, NO X 등으로인한환경부하가이보다크기때문에총환경부하는증가하는것으로나타났다 [36]

133 9.000E E E E E E-01 환경영향삭감효과 4.000E E E E E E E E E E E E E E E E E E-01 GWP ODP AP EP CP POCP < 그림 6-7> 열분해및유화공정의환경영향 고로연료화공정 폐플라스틱의고로연료화공정은소각로에서의폐플라스틱을연료로사용하는것으로, 폐플라스틱 1 kg과부산물질을유입하였을때발생되는유출물질의양은다음과같다. < 표 6-11> 고로연료화공정의유입물질과유출물질의양 구분 항목 양 구분 항목 양 폐플라스틱 1 kg 전기 kg 디젤 - 소각로폐플라스틱 kg에경질유 kg유유 Steel Band - 너 LPG - 입입지물 - 비닐시트 - 질소 - 물 kg 공기 - 물질 유출 폐플라스틱 kg CO kg NO X kg염화비닐 kg (by-product) 공기 SO X kg환 HCl - 가연성잔여물 - 경 Cl 2 - 부불연성잔여물 kg BOD - 하물 COD - 폐수 kg SS - 수분 kg고체고체상폐기물 kg 자료 : 박찬혁, 최석순 (2006). 환경성평가를위한폐플라스틱재활용방법들의비교

134 폐플라스틱고로연료화에대한환경부하는 < 그림 6-8> 에서보는바와같이, 지구온난화 에대한환경부하삭감효과가 E-01 로가장크다. 폐플라스틱고로연료화에대한 투입물질별지구온난화의기여도는전력생산과공정자체에서배출되는 CO 2 가그원인이다 E E E E E E E-10 환경영향삭감효과 2.000E E E E E E E E E E E E E E E E-01 GWP ODP AP EP CP POCP < 그림 6-8> 소각로의재활용공정에서환경영향 각공정의환경성비교 1) 폐플라스틱재활용방법별환경성비교 LCA를통한폐플라스틱재활용방법에대한환경성결과를대표적인환경영향범주에따라나타내었다. < 그림 6-9> 는지구온난화에대한폐플라스틱재활용방법별로환경성을나타낸것이다

135 8.000E E E E E E E E E E E E E E-01 물질재활용 RPF 열분해및유화고로연료화 GWP(kg CO2) < 그림 6-9> 지구온난화범주에대한재활용방법별환경성 지구온난화의환경성을고찰한결과, 물질재활용, RPF 및고로연료화는음 (-) 의값으로나타났으나, 유화방법은양 (+) 의값으로나타나환경부하가증가하는것으로나타났다. 이러한현상은유화공정에서과다한전력사용으로발생되는이산화탄소가주요원인이된다. 다음은오존층파괴, 발암성에대한재활용방법별환경성분석결과와산성화, 부영양화, 광화학산화물생성에대한재활용방법별환경성분석결과를각각그림으로나타낸것이다 E E E E E E-07 ODP(kg CFC11) CP(kg B(a)P) 2.000E E E E E E E E E E E-08 물질재활용 RPF 열분해및유화고로연료화 < 그림 6-10> 오존층파괴, 발암성범주에대한재활용방법별환경성

136 5.000E E E E E E E E E E E E E E E E E E-02 물질재활용 RPF 열분해및유화고로연료화 AP(kg SO2) EP(kg PO4) POCP(kg C2H4) -7.58E-04 < 그림 6-11> 산성화, 부영양화, 광합성산화물범주에대한 재활용방법별환경성 < 그림 6-10> 에서나타나듯이오존층파괴에대한영향은열분해및유화방법이환경부하가크게나타났다. 이러한현상은유화공정자체에서발생되는오존층파괴물질에의한영향으로판단되었다. 한편 < 그림 6-11> 과같이열분해및유화공정은산성화, 부영양화, 광화학산화물생성범주에서도환경부하가양 (+) 의값을나타내며, 그밖의공정은고로연료화가산성화에서가장환경적이며광화학산화물생성범주에서는물질재활용이가장환경적으로나타났다. LCA를통한폐플라스틱재활용공정 4가지에대한위의환경성결과를 < 표 6-12> 로정리해보았다. LCA 결과, 폐플라스틱의재활용방법중가장큰영향을미치는범주는지구온난화로나타났으며, 나머지의영향은미비한것으로나타났다. < 표 6-12> 환경영향범주에따른각공정의비교 분류 환경영향범주 단위 물질재활용 RPF 열분해및유화 고로연료화 지구온난화 kg CO 오존층파괴 kg CFC 환경 산성화kg SO 부영양화kg PO 발암성 kg B(a)P 광화학산화물생성 kg C 2H

137 총괄적으로폐플라스틱의재활용방법중에서환경성이매우양호한것은물질재활용이지만, 모든폐플라스틱을대상으로물질재활용을하기에는어려운실정이므로, 저급의혼합폐플라스틱공정개선과가동률증대를통한유화및 RDF를병행해야할것으로판단된다. 또한, 폐플라스틱선별기술의개발및성상조사를통하여혼합폐플라스틱의재활용방법을다양화시키는것이환경적인측면에서우수한대안이될수있을것으로생각된다 [35]. 2) 시멘트킬른에서의연료이용시환경성 폐기물을시멘트킬른에서의대체연료로사용할경우, 환경상의편익또는혜택을분석해보 았다. 폐기물의소각에비해시멘트킬른에서연료로재활용될때환경상의이익을 LCA 를 통해분석한다. 폐플라스틱의 LCA 결과는 < 표 6-13> 에나타내었다. 표에서소각로시스템에서폐기물 연소와관련한환경부하값및시멘트킬른에서폐기물의연소와관련한점수는자원고갈 및대기와물로의배출에대한전체부문별점수와폐기물발생에대한전체부문별점수가 나타나도록합산되었다. 각영향범주들의중요성은동일하다고가정하여각각의폐기물 처리방법에총점을구하는것은이들점수의합으로계산했다 [22]. 폐기물소각시멘트킬른 자원 / 공기 / 물 < 표 6-13> 폐기물관리옵션을위한 LCA 점수 고형폐기물 총점 자원 / 공기 / 물 고형폐기물 총점 시멘트킬른의이점 폐용매 여과고형물 페인트잔류물 하수슬러지 자료 : 한국양회공업협회 점수가높을수록, 특정한폐기물처리방법의잠재적환경상영향은커진다. 따라서, 시멘트킬른의운전과관련된순수한환경상이점이음수로표현되는반면, 순수한환경상불리점은양수로표현될것이다. 폐기물의종류에관련없이모든영향범주들이고려되었다는점 ( 자원보존, 대기와물에대한배출, 고체폐기물의발생 ) 에서시멘트킬른처리방법에순이점이있다는것을보여준다. 시멘트킬른처리에서는액상또는고상폐기물이발생하지않는다. 고상폐기물에할당된

138 점수는작고, 소각로에서생산되는전력을대체하는데필요한추가적인전기와열의생산에발생되는폐기물과관련된점수이다 [22]. 소각로에서폐기물을연소하는경우, 삭감된부하는외부의발전과열생산과관련이있다. 시멘트킬른에서연소하는경우에는킬른에서사용되는화석연료와천연원료의절감과관련이있다. 배출물의순감소는영향부문이음수값으로나타나는반면에, 환경부하에대한순추가는양수값으로나타난다. 각영향부문에대한순점수를더해각폐기물의종류별로총합을나타낸것은 < 표 6-14> 이다. < 표 6-14> 폐기물처리방법별순점수와환경프로파일 폐기물 소각 시멘트킬른 자원 / 공기 / 물 고형폐기물 총점 자원 / 공기 / 물 고형폐기물 총점 폐용매 여과고형물 페인트잔류물 하루슬러지 자료 : 한국양회공업협회 시멘트킬른에서폐기물의이용시환경적이점을기후변화및 CO2 감소, 처분대시멘트킬른에서의회수, 재활용대시멘트킬른에서의회수의 3가지측면에서폐플라스틱 1kg이다른도시고체폐기물과함께매립되었다고가정하여연구를시행하고결과를분석하였다. EU에서는이것이여전히선별되지않은도시고체폐기물에대한지배적인처리방법이라하는데, 매립과관련된폐기물처리방법에대한환경영향은지구온난화, 부영양화, 산성화, 고체폐기물의발생등잠재성을평가하는데환경부하의선택을각항목별로나타낼수있다 [22]

139 시멘트킬른폐기물소각수소화전환 < 그림 6-12> 잠재적환경영향의변화 (kg CO 2 /kg 플라스틱 ) 가. CO 2 시멘트산업은재활용에대하여환경적으로유익한대안을제공하면서, 폐기물내에잠재하고있는에너지를최대한이용하는데있어가치있는역할을할수있다. 폐플라스틱을시멘트킬른에서대체연료로서사용하는것이매립과비교한 3가지처리방법중에서가장커다란 CO 2 순수삭감결과를얻었다. 시멘트킬른에서석탄을사용하지않아삭감된부하를상쇄하는것이불충분하였으며, 수소화및폐플라스틱을다른제품으로전환하는것은에너지를이용하는활동으로 CO 2 발생을조금만삭감하는결과를가져왔다 [22]. 이는 < 그림 6-12> 에나타내었다. 나. 에너지회수 폐기물소각외의다른처리방법은매립에비해에너지활용에있어이점을나타내었으며, 이는 < 그림 6-13> 에나타내었다

140 시멘트킬른 폐기물소각 수소화 전환 < 그림 6-13> 자원으로부터회수가능한에너지용량을이용한 결과로서의삭감 (MJ/kg 플라스틱 ) 다. 유해폐기물발생시멘트킬른과수소화및물질전환처리방법은어떤폐플라스틱도활용이가능하기때문에유해폐기물을발생하지않는다. 하지만, 폐기물소각은비산재및바닥재의형태로플라스틱 1kg당약 0.03kg의유해폐기물을발생시키게되며일반적으로매립처리가필요하다. 다음 < 그림 6-14> 는폐플라스틱처리방법에따른유해폐기물발생량을나타낸것이다 시멘트킬른폐기물소각수소화전환 < 그림 6-14> 발생된유해폐기물의양변화 (kg/kg 플라스틱 )

141 1.3. 폐윤활유재활용방법의환경성분석 시멘트킬른이환경에가져올수있는전체적이점의또다른예라할수있는폐윤활유는석탄과같은기존의화석연료를대체하여사용하는경우와폐윤활유를윤활유제품으로가공처리하는경우가있다. 전자의경우는재활용공정에서만들어져왔던제품을대체하기위해원유를순수한윤활유제품으로가공하는것이필요하며, 후자는시멘트킬른에서계속화석연료를조달하여사용하는것을의미한다. 따라서, CO 2 의배출및에너지사용에대한환경부하를연구해볼필요가있다. < 표 6-15> 는폐윤활유관리와관련된환경부하를나타낸것이다. < 표 6-15> 폐윤활유관리와관련된환경부하 활동 CO 2 방출 (kg/ton 폐윤활유 ) 에너지사용 (MJ/ton 폐윤활유 ) 폐윤활유재가공 석탄의최소화 & 수송 폐윤활유정제 시멘트시설의석탄 총량 시멘트킬른에서의폐윤활유 가공되지않은윤활유획득 재가공천연유 시멘트킬른에서의폐윤활유 총량 ,023 4, ,536 2,905 4,300 2, ,877 1,434 2, ,121 자료 : 한국양회공업협회 시멘트킬른에서의폐플라스틱의이용과마찬가지로보조연료로서의폐윤활유사용이가공처리하는다른폐기물처리방법보다성능이월등하다. CO 2 배출및전체적인에너지활용도에서시멘트킬른에서의처리가폐윤활유를폐윤활유제품으로가공처리하는경우보다대략 60% 정도낮다 [22]

142 2. 품목별재활용방법의경제성분석 2.1. 폐타이어재활용방법의경제성분석 재활용과정에서투입되는자원과에너지비용, 재활용제품의재활용가치와대체효과, 재활용후폐기되는제품과부산물의처리비용등의비용편익분석을통한경제성을비교 분석하는것이바람직하나, 이는과도한자료를요구하는방대한작업이며, 본연구범위를벗어나므로, 대략적인분석을시도하여일반적인경향만을살펴보았다. 물질재활용과열적재활용의대표업체를선정하여 2006년, 2007년재활용제품의매출과총이익, 업체유지의관리비, 그밖의손익을분석하였다. 열적재활용업체는시멘트업체로 A, B 두곳을조사 분석하였고, 물질재활용업체는고무분말생산업체를선정하였다. < 표 6-16> 은각업체의손익계산서를나타낸것이다. 매출액과영업이익, 당기순이익을보면물질재활용과열적재활용업체모두 2006년에비해 2007년매출액, 영업이익, 당기순이익이증가하였다. 그러나표에서보는바와같이물질재활용업체의경우고무분말을생산한다음이를이용하여재활용제품을생산한후의수치이므로이로부터고무분말의생산및판매비용을얻기는어렵다. 또한열적재활용업체들도폐타이어만을사용하여얻은금액이아니라시멘트를생산하고판매한금액이라이를이용하여폐타이어를사용한값만을얻기는어렵다. < 표 6-16> 폐타이어재활용방법별손익조사결과 ( 단위 : 억 ) 구분 물질재활용열적재활용 A 열적재활용 B 총매출액 , , , , 매출원가 , , , , 매출총이익 , , , , 판매비 / 관리비 , 영업이익 영업외수익 영업외비용 , 법인세차감전 당기순이익 자료 : 폐타이어각재활용업체내부자료

143 따라서폐타이어를이용하여고무분말을생산하고판매한비용편익과폐타이어만을열원으로사용하여얻은비용편익을살펴보기위하여물질재활용업체와열적재활용업체의상세항목을조사였고, 이는 < 표 6-17> 과 < 표 6-18> 에나타내었다. 이를분석하기위하여몇가지가정을적용하였다. 수거운반업체로부터물질재활용업체와열적재활용업체에공급되는폐타이어가격은동일하다고가정하였다. 공급된폐타이어를가공, 제조하여얻은비용편익을비교하였다. < 표 6-17> 물질재활용 ( 고무분말생산 ) 업체의항목별조사내용 항목 내용 2007 년폐타이어처리량 4,793 톤 폐타이어 1 톤당재활용제품 부산물생산량 재활용제품판매가 잔폐물처리비용 고무분말 70%, 철심 16%, 섬유직 14% 고무분말판매가 2007 년 (200 원 / kg ), 2008 년 (300 원 / kg ) 섬유질처리비용 2007 년 (75 원 / kg ), 2008 년 (100 원 / kg ) < 표 6-18> 열적재활용 ( 에너지사용 ) 업체의항목별조사내용 항목 내용 2007 년폐타이어처리량동해공장 69,570 톤 폐타이어 1 톤당재활용제품 부산물생산량 폐타이어전처리 ( 파쇄 ) 설비초기투자비및투자년도 폐타이어 1 톤전량모두사용 ( 폐타이어에포함된철심은철광석대체연료로물질재활용됨에따라전량투입됨 ) 1999 년 669 백만원 폐타이어투입을위한설비초기투자비및추가투자비 폐타이어 1 톤시유연탄대체율 폐타이어처리를위한인건비 초기투자 : 동해공장 2,711 백만원 (1998 년도 ) 추가투자 : 2004 년 45 백만원 ( 설비개조공사 ) 2007 년 38 백만원 ( 파쇄장침전지공사 ) 유연탄발열량 : 6,500 kcal / kg폐타이어발열량 : 7,650 kcal / kg ( 회수율 80%) 폐타이어 1 톤 = 유연탄 0.94 톤 ( 철심비율감안 ) 폐타이어설비만을위한도급비는산정불가파쇄및투입관리인건비만 2007 년 668 백만원소요 물질재활용업체의총수입액을산출하고자 < 표 6-17> 과 < 표 6-18> 을사용하였다

144 처리량 고무분말수율 고무분말단가를적용하여계산하면, 4,793 1, ,000= 3,355,100,000 원이다. 이값은고무분말을생산하여판매한총수입액이며, 고무분말단가는 < 표 6-19> 의 BSTC 1mm규격을기준으로고무분말판매가를적용하였다. 앞에서언급한바와같이고무분말을이용하여생산한제품에대한손익계산이므로고무분말을생산하기위한총비용은 < 표 6-16> 으로부터는구할수없으며, 다른자료도업무상비밀이라하여자료를구할수없었다. 그러나 < 표 6-17> 에서보는바와같이물질재활용업체에서고무분말판매값으로제시한것은실제시중에서판매되는고무분말의가격과현저한차이를나타내므로이는물질재활용업체에서고무분말을생산한다음이를이용하여재활용품을만드는데적용한가격이므로이를총비용으로가정하고자하였다. < 표 6-17> 로부터총비용은처리량 고무분말수율 고무분말판매단가를적용하면, 4,793 1, = 671,020,000원이다. < 표 6-19> 폐타이어고무분말판매가 규격 단위 가격 BSTC 1mm kg 1,000 원 BSTC 3mm kg 800 원 BSTC 7mm kg 600 원 BSTC 25mm kg 400 원 자료 : 한국물가정보 BSTC 1mm를사용할때톤당처리단가는 ( 총수입-총비용 )/ 처리량을적용하면, (3,355,100, ,020,000)/4,793=560,000원/ 톤이다. 같은방법으로각규격에따라톤당처리단가를계산하면, BSTC 3mm만을생산할때톤당처리단가는 420,000원 / 톤, BSTC 7mm만을생산할때톤당처리단가는 280,000원 / 톤, BSTC 25mm만을생산할때톤당처리단가는 140,000원 / 톤이다. 따라서, 고무분말의규격이작아질수록톤당처리단가는작고규격에따라판매가가모두다르다. 이는비현실적인매우높은값이지만비교를위해참고로얻어진값이며, 이를사용할수는없다. 이를보완하기위해서는 < 표 6-16> 에서고무분말만을생산하기위한값이얻어져야한다. < 표 6-16> 은총매출규모로시멘트를제조하여판매한것으로이로부터폐타이어의생산원가를도출할수없으므로 < 표 6-18> 을이용하여톤당생산원가비용을산출하였다. 생활물가소비자물가지수를적용하여비용을산출하였다. 2007년 106.3, 2004년 ,

145 년 , 1998년 을적용하였다. 연간투자비용은 (669백만원 106.3/78.834) + (2,711백만원 106.3/77.019) + (45백만원 106.3/96.105) + 38백만원 = 4, 백만원이다. 폐타이어로부터의총수입은처리량 폐타이어 1톤시유연탄대체율 유연탄가격 (2007년도평균가격 ) 을적용하여계산하면, 69, US$ 원 /US$ = 5, 백만원이다. 톤당처리단가는 ( 총수입-투자비용-운영비용 )/ 처리량을적용하면 (5,751,22336백만-4, 백만-668백만)/69,570=5,055원/ 톤이다 폐플라스틱재활용방법의경제성분석 폐플라스틱수집 운반비용산정폐플라스틱수집비용은크게수거차량비와인건비등의운영비용과, 차고지및사무실등의고정비용으로구분할수있다. 그러나지자체나민간업체의경우폐플라스틱만의수거를전문으로하는경우는없으므로, 고정비용은최소화하고차량비와인건비를중심으로폐플라스틱수집비용을산정하였다. 폐플라스틱의수집을위한비용을산정하기위하여 1대의수집차량 (2.5톤용량 ) 에소요되는연간총비용과연간수집물량을산정하였으며, 기본적으로 1대의차량에운전기사 1인과환경미화원 1.5인이탑승하는것으로하였다. 또한폐플라스틱의분리배출은주민이적극협조하며, 수거차량은단지분리 배출된폐플라스틱을분리 수집하는것으로가정하였다. 인건비는지자체와민간업체로구분하여산정하였다. 지자체환경미화원은 2,000천원 / 월 (12천원/ 시간 ) 의보수로 1일 8시간, 250일 / 년근무하는것으로산정하여, 1대의수집차량에인건비로 6,000만원 / 년의비용이지불하였고, 민간업체의경우에는 1,200천원 / 월 (4.8천원/ 시간 ), 1일 10시간, 300일 / 년근무하는것으로산정하여, 1대의수집차량에인건비로 3,600 만원 / 년의비용이지불되었다. 수거및수송장비는 2.5톤트럭을개조하여사용하는것을원칙으로하였고, 이송속도는평균 20km/hr로산정하였으며, 또한금리는시대마다변하고대출금리와예금금리가상이하기때문에민간대출금리의경우인년 7.5% 를적용하였다. 그결과 < 표 6-20> 과같이지자체의경우연간수거비용중차량비용이 1,002만원 / 년, 민간업체의경우 1,153만원 / 년으로계산되었다. 차량 1대에소요되는차량비와인건비등의운영비용을평가하면, 지자체의경우연간 7,000만원, 민간업체의경우연간 4,750만원이합산되었다. 연간수집물량은지자체의경우

146 1일 2회수거및수거밀도 0.1로산정하여 125톤 / 년이수집되며, 민간업체의경우 1일 2.5회수거및수거밀도 0.1로산정하여 187.5톤 / 년이수집되는것으로평가되었다. 수집단가는수집비용을수집량으로나누어, 지자체의경우톤당 56만원, 민간업체의경우톤당 25만원으로평가된다. < 표 6-20> 폐플라스틱의수거및운반비용산정 ( 차량 1 대기준 ) 구분지자체의경우민간업체의경우 수집비용 인력 차량 조건 차량 1 대에 2.5 인탑승 차량 1 대에 2.5 인탑승 인건비 조건 감가상각비 유지비용 제세공과금 년간비용 환경미화원 2,000천원 / 월 / 인 = 24,000천원 / 년 / 인 = 60,000천원 / 년 총운행시간 10,000시간 1일작업시간 8시간 (250일/ 년 ) 20,000 천원 10,000 시간 (1.075)5.0 = 2.9 천원 / 시간 = 23 천원 / 일 = 5,743 천원 / 년 기름값 = 20km/hr 8hr/ 일 75% 100 원 /km = 12 천원 / 일 = 3,000 천원 / 년 정비료 = 40 천원 / 월 = 480 천원 / 년 보험료 = 500 천원 / 년 운행세 = 200 천원 / 년 기타비용 = 총금액의 1% = 100 천원 / 년 환경미화원 1,200 천원 / 월 / 인 = 14,400 천원 / 년 / 인 = 36,000 천원 / 년 총운행시간 15,000 시간 1 일작업시간 10 시간 (300 일 / 년 ) 20,000 천원 15,000 시간 (1.075)5.0 = 1.9 천원 / 시간 = 19 천원 / 일 = 5,743 천원 / 년 기름값 = 20km/hr 10hr/ 일 75% 100 원 /km = 15 천원 / 일 = 4,500 천원 / 년 정비료 = 40 천원 / 월 = 480 천원 / 년 보험료 = 500 천원 / 년 운행세 = 200 천원 / 년 기타비용 = 총금액의 1% = 110 천원 / 년 10,023 천원 / 년 11,533 천원 / 년 수집량 計 70,023 천원 / 년 47,533 천원 / 년 2.5 톤차량 회 250 일 = 125 톤 / 년 2.5 톤차량 회 300 일 = 톤 / 년 수집단가 천원 / 톤 천원 / 톤 폐플라스틱선별비용산정폐기물선별장의선별비용을산정하기위하여지자체가운영하는 3곳의선별장을방문하여비용자료를평가하였다. 원칙적으로는폐플라스틱만을선별하는분리비용을산출하여야하나, 국내에는이러한시설이부재한관계로종합적으로재활용품을분리하는시설에대한비용을조사하였다. 부분적으로는 RPF 시설에서염소가함유된폐플라스틱을분리하는경우가있으며, 폐비닐로부터물질을분리하는업소가있기는하지만, 표준화된비용자료로서

147 사용하기에는무리가있기때문에 2 곳의대규모지자체선별시설을조사하였다. 경기도 B 시 와 S 시는인구 100 만의대도시로서, B 시는재활용사업소를직영하는데반하여, S 시는민간위 탁하여재활용품을분리하고있다. < 표 6-21> 지자체선별장조사항목 항목 경기도 B시 ( 직영 ) 경기도 S시 ( 위탁 ) 선별시설설치년도 2000년 2001년 선별시설면적 1,900 m2 11,062 m2 선별장비설치비용 억원 2.9억원 선별장비부대설비종수 15종 40점 - 선별장비부대설비비용 27억원 ( 설치비용에포함 ) 선별장근무인원 33인 35인 선별장근무자임금 9.9억원 / 년 7.9억원 / 년 선별장운영비용 3.45억원 / 년 1.7억원 / 년 재활용품분리종수 17종 22종 재활용품분리량 655톤 / 월 400톤 / 월 재활용품매출가격 308.2원 /kg 354.2원 /kg < 표 6-21> 의자료에근거하여 < 표 6-22> 의비용자료를마련하였다. 우선고정비용으로는초기투자비로부지와장비를선정하였으며, 유동비용으로는인건비와전기, 차량, 수선비등의운영비용으로구분하였다. 지자체의경우부지비용은정부투자지분이므로비용산출에투입하지는않았으나, 민간선별장의경우에는비용이투입되어야할것이다. 그러나민간에서동일한선별시설을설치할경우에는정부에서설치한선별면적보다훨씬적어질것으로판단된다. 장비는선별장비와기타부대설비로구분하였다. 부대설비로는지게차, 재활용설비등이포함되었으며, 기타선별장내모든설비들이포함되었다. 또한운영비용은전력비, 상하수도료, 기계수리비등의비용을포함하였다. 분리비용산출시고정비용중장비투자지분에대해서는금리와감가상각율등 2가지인자만을고려하였고, 물가상승율의경우에는분리비용에산정하지않았다. 금리의경우시대마다변하고, 대출금리와예금금리가상이하기때문에민간대출금리의경우인년 7.5% 를일괄적으로적용하였다. 그리고기계의감가상각은 10년을기준으로산정하였다. 설비구입시정부의전자입찰제도에의하여현장공무원들이원하지않는설비가도입되는경우가있으므

148 로, 구입된설비중에사용하지않고그대로방치된경우도있다. 그리고인건비와운영비용등유동비용의경우에는지자체에서제시한자료를그대로사용하였다. 선별장분리비용산출시공조직의특성상초기투입된장비의경우에는별도의금융비용이발생하지않는다고해석할수도있으므로 < 표 6-22> 에서보듯이재활용품분리비용을산출할때전체비용을대상으로비용을산정한경우와장비의감가상각비용및유동비용을고려한경우로분리하여산정하였다. 경기도 B시의경우에는장비투입비용이막대하기때문에이비용이선별비용을증가시키고있다. 따라서월 655톤의재활용품을분리하는 B시에서의선별단가는 30.54만원 / 톤또는장비구입비를제외시켰을때 24.73만원 / 톤으로산정된다. 재활용품매출단가는 30.82만원 / 톤이므로, 전체비용으로평가한선별단가와비교하였을때는월 180만원의이익이발생하며, 장비구입비를제외시킨선별단가와비교하면월 4천만원의이익이발생하는것으로평가된다. 민간위탁하는경기도 S시의경우에는모든비용항목이경기도 B시의경우보다낮게책정되어있다. 따라서월 400톤의재활용품을분리하는 S시에서의선별단가는 21.06만원 / 톤또는장비구입비를제외시켰을때 20.61만원 / 톤으로산정된다. 재활용품매출단가는 35.42만원 / 톤이므로, 전체비용으로평가한선별단가와비교하였을때는월 5,744만원의이익이발생하며, 장비구입비를제외시킨선별단가와비교하면월 5,924만원의이익이발생하는것으로평가된다. 따라서기계식선별시설이설치된폐기물선별장에서의재활용품선별단가는최저 만원 / 톤에서최고 30.54만원 / 톤으로조사되었다. 이비용은정부가운영하는시설에서발생한수치이므로, 통상민간에서거래되는재활용품의매출단가에비하여매우큰값을보여주고있다. 그러나이단가를민간이운영하는비용으로환산한다면, 부지구입비가추가되는반면에인건비와운영비가축소될것이므로선별단가의변화가있을것이다. 폐플라스틱분리비용을산정하는또다른방법으로는 10톤또는 100톤의단위물량을기준으로하여일위대가 (unit price) 를산정하는방법이있다. 2004년쓰시협에의하여추정된분리단가는 1인 1일선별능력, 인건비, 운반비, 압축비, 부대경비, 적정수익등을추정하여톤당 16만원이라는가격을제시하였다. 이단가는주로인력선별에의한민간가격을산정한것이며, 본연구에서는기계식선별기가설치된지자체경우의가격으로경기도 B시의경우 30.54만원 / 톤, 경기도 S시의경우 21.06만원 / 톤으로쓰시협이조사한 16만원 / 톤과는약간의차이가있다. 그러나장비구입비를고려하지않고, 장비의감가상각비만을고려하여선별단

149 가를산정할경우에는, 경기도 B 시의경우 만원 / 톤, 경기도 S 시의경우 만원 / 톤으 로인력선별된 16 만원 / 톤과다소근사한결과를보여준다. < 표 6-22> 지자체폐기물선별비용 B 시 S 시 구분 고정비용 유동비용 계 내역 부 지 자가부지ː 정부투자지분이므로계상않음. 장 비 초기투자비용에대한금리 609,120 만원 = 45,684 만원 / 년 = 3,807 만원 / 월 기계감가상각비 ( 내구연한 120 개월 ) 609,120 1/120 = 5,076 만원 / 월 인건비 33인 250만원 = 8,250만원 / 월 운영비용 2,875만원 / 월 고정비용 + 유동비용 20,008 만원 / 월 장비감가상각 + 유동비용 16,201 만원 / 월 선별량 655 톤 / 월 655 톤 / 월 선별단가 30.54만원 / 톤 = 305.4원 /kg 24.73만원 / 톤 = 247.3원 /kg 재활용품매출단가 30.82만원 / 톤 = 308.2원 /kg 30.82만원 / 톤 = 308.2원 /kg 손익평가 (+) 179만원 / 월 (+) 3,989만원 / 월 고정비용 유동비용 계 부지 자가부지 ː 정부투자지분이므로계상않음. 장 비 초기투자비용에대한금리 29,023 만원 = 2,177 만원 / 년 = 181 만원 / 월 기계감가상각비 ( 내구연한 120 개월 ) 29,023 1/120 = 242 만원 / 월 인건비 79,000만원 / 년 12월 = 6,583만원 / 월 운영비용 17,000만원 / 년 12월 = 1,417만원 / 월 고정비용 + 유동비용 8,423 만원 / 월 장비감가상각 + 유동비용 8,242 만원 / 월 선별량 400 톤 / 월 400 톤 / 월 선별단가 21.06만원 / 톤 = 210.6원 /kg 20.61만원 / 톤 = 206.1원 /kg 재활용품매출단가 35.42만원 / 톤 = 354.2원 /kg 35.42만원 / 톤 = 354.2원 /kg 손익평가 (+) 5,744만원 / 월 (+) 5,924만원 / 월 폐플라스틱재활용비용폐플라스틱재활용사업을하는많은업체들이느끼는어려움은폐원료의수집과재생품의공급판로등물량적인측면에서뿐아니라, 특히수집비용및판매원가의경제변수적인측면에서도어려움을겪고있다. 폐플라스틱의원료와재활용품의가격은시기적, 계절적인가격변동이심하여, 경험이있는많은재활용업체들은겨울철에조업단축을실시하고있다. 또한폐플라스틱재활용사업을하는데가장큰경제변수로작용하는폐원료와재생품의공급및

150 판매단가가변동폭이크기때문에폐플라스틱재활용업에참여하고자하는신규업체에게는큰어려움이되고있으며, 기존의재활용업자의경우에도계획성있는사업의유지가곤란하게된다. 따라서폐플라스틱재활용업체가정상적으로운영되기위한재생제품생산원가를산정해볼필요가있다. ( 사 ) 한국플라스틱재활용공제조합에가입된 34개업체를대상으로조사가이루어졌으며, 이중최종적으로생산원가자료의근거가비교적확실한 11개업체만을평가하였다. 업종는 5개소의유화업체와 2개소의프로파일생산업체, 14개사의재생원료생산업체및 13개소의 RPF 생산업체이다. 재생원가를산정함에있어서전년도대차대조표, 제조원가명세서, 손익계산서를사용하는방법이있겠으나, 실제적으로이들전년도대차대조표, 제조원가명세서, 손익계산서등은실제내부자료가아닌세무자료로서사용되기때문에가급적매출이축소되는경우가일반적이다. 따라서폐플라스틱재활용업체의생산원가는현장조사용설문지의사항에근거하여작성되었다. 모든자료는업체가제시한바에의하여평가하였으며, 일부미흡한자료는타사의유사자료를근거로하여평가하였다. 비용산정기준은 < 표 6-23> 에서제시한바와같이고정비용은부지, 건물, 설비, 장비등으로구분하였으며, 부지는매입시의가격을기준으로하였고, 임차의경우에는보증금과월세를기준으로비용을산출하였다. 건물은사업주가제시하는건축비용을근거로하였고, 설비와장비의경우에도사업주가제시한금액을기준으로평가하였으며, 평가시금융이자와감가상각비용을동시에고려하였다. 유동비용의경우는인건비와원료구입비및운영비용으로구분하였다. 인건비와원료구입비는실제지급된비용을근거로하였으며, 운영비용은부채에대한금융이자를포함하여세금, 전기료, 상하수도료, 차량및장비에소요되는비용및보험료로평가하였다. 부채에대한금융이자의경우에는부채액이부지및장비구입비용에사용되었을것이므로, 부채액을고려하여이중으로비용을평가하지는않았다. 금융이자는업체들이통상적으로이용하고있는년 7.5% 를적용하였다. 매출액은업체가제시한매출액과공제조합으로부터보조지급된 EPR 지원금을분리하여산정하였다. 그리고손익의계산은매출액과 EPR 보조금을합한금액에서고정비용과유동비용의합을감하여산정하였다. 현실적으로는기투자된고정비용을산정하지않고유동비용만을비교하여단기적인손익을평가할수도있으나, 기술개발과이윤추구를목표로하는사기업의경우에는투자된고정비용을반드시경영평가사항에입력해야만, 향후재투자나장기적인이윤이추구될수있다. 또한생산단가나손익평가시초기투자된고정비용에대한대출금리를적용하지않는경우도있으나, 투자된비용이부채에기인한자금이었다면사기

151 업에서는이를부담하는형태의계정이뒷받침되어져야할것이며, 개인잉여자금일경우에 도마찬가지이다. 고정비용 유동비용 자가부지의경우 ː 대출이자 7.5%/ 년을적용한다. ( 단, 중복시배제 ) 부 지 임대의경우 ː 보증금은대출이자 7.5%/ 년을적용하며, 월임대료는그대로계상한다. 건 물 대출이자 7.5%/ 년을적용한다. ( 단, 중복시배제 ) 설비 장비 < 표 6-23> 폐플라스틱재활용원가산정기준 내 초기설비투자분에대해서대출이자 7.5%/ 년을적용한다. ( 중복배제 ) 초기설비투자분에대해서 10 년간감가상각처리한다. 초기설비투자분에대해서대출이자 7.5%/ 년을적용한다. ( 중복배제 ) 초기설비투자분에대해서 10 년간감가상각처리한다. 인건비 업체가제시한자료를그대로사용한다. 원료구입비 업체가제시한자료를그대로사용한다. 세금, 전기료, 상하수도료, 보험료, 장비가동및보수비용, 기타비용등을모두수용한다. 운영비용 업체가제시한자료를그대로사용한다. 단, 부채에대한대출이자가명시되어있는경우, 비용이중복되지않도록부지, 건물, 설비, 장비순으로상쇄한다. 계 상기고정비용과유동비용을합산한다. 재활용량 업체가제시한양을그대로적용한다. 재활용단가 계 ( 고정비용 + 유동비용 ) 를재활용량으로除하여 ( 나누어 ) 산정한다. 역 1) 폐플라스틱물질재활용업체의생산원가비용산출재생이용법은재생품의원료인폐플라스틱의이물질혼입유무에따라단순재생과복합재생으로구분된다. 전남 G사는국내최대의폐플라스틱처리업체로서, 각종폐필름류와농촌폐비닐등을수거하여건축및토목자재를제조하는업체이다. 2002년 3월부터공장을가동하고있으며, 5,900톤의폐플라스틱을재생단가는 20.15만원 / 톤으로처리하고있다. 이단가는유화업체에비해서는최소 2/3 가격이다. < 표 6-24> 에자료를제시하지는않았지만, 충남 G사의경우에는프로파일생산뿐아니라국내폐플라스틱재활용의선구적인기업으로써, 설비투자가전남 G사에비하여매우적고, 종업원수도절제되어있어서 20만원 / 톤이하의가격으로재활용이가능할것으로판단된다. 강원 D사는재생원료, 프로파일, 고형연료를생산하는복합재활용기업이며, 향후유화사업에도진출할계획이다. 2003년 4월에공장을가동했으며, 년간 1,640톤의폐플라스틱을처리하여 1,440톤의재생제품류를생산하고있으며, 재생원료뿐아니라프로파일과고형연

152 료도생산하기때문에재생원가는 35.71만원 / 톤으로다소높게평가되었다. 충북 J사는 2003년 7월부터공장을가동하였으며, 년간 4,400톤의폐플라스틱이입고되어 2,400톤이재생제품으로출고된다. 재생단가는프로파일생산을겸하고있기때문에 만원 / 톤으로높게평가되었으며, EPR 지원금을받고서도년간 1.3억원의손실이발생하는것으로조사되었다. 충북 B사는 2000년 2월에공장을가동하여재생원료와프로파일을생산하는업체이다. 재생원가는 16.95만원 / 톤으로, 년간 3,000톤의폐플라스틱을처리하고있다. 충북 H사는 2001년 5월에공장을가동하여재생원료만을생산하는업체이다. 2,000평의부지에 29인의종업원이종사하고있으며, 년간처리물량은 6,000톤이며, 이중 2,500톤이 EPR 대상처리물량이다. 처리된재생품은톤당 13만원에매각하고있으며, 재생원가는 15.5만원 / 톤으로재생업체중가장적은비용으로재생품을제조하고있다. 따라서재생원료생산업체의평균재생단가는충북 B사와 H사의평균치인 16만원 / 톤이적정한것으로평가되지만, 5개프로파일및재생원료업체의평균재생원가인 243원 /kg을설계치로사용하였다. 고정비용 < 표 6-24> 프로파일및재생원료생산업체에대한재활용비용산출 내 역 ( 만원 / 년 ) 프로파일 재생원료생산 전남 G사 강원 D사 충북 J사 충북 B사 충북 H사 부지 0 1, ,175 0 건물 0 2, ,225 설 비 43, ,513 2,783+3,710 3,270+4,360 6,398+8,530 장 비 ,000 2,213+2,950 인건비 37,410 24,190 53,200 27,520 46,800 유동비용 원료구입비 운영비용 36,991 19,370 14,230 13,500 17,700 계 118,961 51,427 79,683 50,850 92,991 재활용량 5,903톤 1,440톤 2,400톤 3,000톤 6,000톤 재활용단가 20.15/ 톤 매출액 90,899 10,080 57,000 70,000 78,000 매출액지원금 89,608 5,429 9,738-49,310 손익평가 (+)61,546 (-)35,918 (-)12,945 (+)19,150 (+)34,320 2) 폐플라스틱열적재활용업체의생산원가비용산출 3 개유화업체와 3 개 RPF 업체의재생원가를조사하여, 그결과를 < 표 6-25> 에제시하였

153 다. 충남 Y사는국내유화업계에서잘알려진업체로, 작업은회분식조작으로운전하는업체이다. 2003년 9월에공장을가동하여년간 800톤의기름을회수하고있으므로, 통상적으로년간 1,500톤내외의폐플라스틱을처리하는업체이다. PE, PP, PS, PVC, ABS, PET 등을다양하게처리하며, 재생유는톤당 35만원에매각하고있다. 재활용단가는 31.35만원 / 톤으로산정되었으며, 생산되는기름으로재활용단가를산정한다면 55.69만원 /m 3 이된다. 재생유를매각하는비용은생산비용보다저렴하고, EPR 보조금을받아야만년간 4,000여만원의흑자를낼수있다. 전남 T사는가내수공업과같은형태의소규모환원로를설치하여인근지자체와협회에서무상지원하는년간 800톤의폐플라스틱을처리하는업체이다. 농공단지내 600평의부지에서년간생산되는 400m 3 의기름중, 절반은자가소비를하고, 나머지 200m 3 만을목욕탕, 사료공장등에 400만원 /m 3 으로판매하고있다. 재활용단가는 33.91만원 / 톤으로규모가작기때문에단가가상승할수는있으나, 재생유판매액과 EPR 보조금을합해도 1.6억원 / 년인데반하여재활용비용이 2.7억원이되어당연히매년 1.1억원씩적자이다. 경상북도 G사는 2005년 3월에설립하여 2005년 8월에환원유를생산하는설비를갖추었으며, 국내에서는보기드물게기화시킨후에재액화시켜서환원유를생산하는체계를갖추었다. 재생원가는 33.83만원 / 톤으로산정되었다. 결론적으로유화업체의평균생산단가는톤당 33만원인것으로조사되었다. 경기 K사는 2002년 12월부터공장을가동하여 RPF만을생산하고있다. 년간 2,983톤의폐플라스틱을받아서 2,746톤의 RPF를생산하고있다. 협회의적극적인도움으로현재국내에서가장견실하게 RPF를생산하고있다고알려져있으며, 수익은협회에서지급하는 RPF 보조금외에없다. 경기 Y사는 2001년 12월에공장이가동되었으며, 폐재료는대부분회사에서직접수거하고있다. 1,332톤의폐플라스틱을가공하여 797톤의 RPF를제작하였으며, 재생단가는 만원 / 톤으로조사되었다. 이회사는 EPR 보조금도받지않았으며, 생산된 RPF를수요처에유료로납품하는것으로조사되었다. 충북 S사는 2004년 9월에공장을가동하였으며, 재생단가는 56만원 / 톤으로산정되었다. RPF 업체의경우부지와장비투입에따라큰가격차를보이고있는것이특징이라고할수있다. 이런실정에서 RPF 업체들에대한생산원가를조사하기는매우어렵다. 일부업체의경우에는시설규모에비하여처리물량이너무적기때문에, 어떤업체의경우에는인건비와부채

154 에대한금융비용이, 또다른업체의경우에는건물과설비에대한고정비용에대한투자가높기때문에, 아니면과다한인건비와설비투자가생산원가를높이고있다. 따라서정상적으로가동되는경기 K사의비용을근거로하여 RPF 제조단가는 10만원 / 톤으로평가된다. 기술이나제품의질을평가해보면, 당연히생산원가는 RPF < 재생원료 < 프로파일 < 유화의순으로증가되는것이당연하다. 고정비용 유동비용 유화업체 내역 ( 만원 / 년 ) RPF 생산업체 충남 Y 사전남 T 사경북 G 사경기 K 사경기 Y 사충북 S 사 부지 0 1, ,325 0 건물 0 3,225 설비 4,815+6, ,00 0 6,000+8,00 0 6,000+8,00 0 장비 ,500+2, ,000 3,000+4, 인건비 30,000 9,000 31,200 9,253 23,600 9,000 원료구입비 운영비용 5,300 12,000 36,000 2,963 25,150 6,019 계 47,025 27,125 81,200 29,241 56,250 27,969 재활용량 1500 톤 800 톤 톤 2,746 톤 797 톤 500 톤 재활용단가 31.35/ 톤 33.91/ 톤 33.83/ 톤 10.65/ 톤 70.58/ 톤 55.94/ 톤 매출액 < 표 6-25> 유화및 RPF 생산업체에대한재활용비용산출 매출액 28,000 8,000 40,800-29,000 - 지원금 25,048 8,123 24,413 44,000-9,820 손익평가 (+)3,690 (-)11,002 (-)15,987 (+)14,759 (-)27,250 (-)18, 폐플라스틱재활용의경제성평가폐플라스틱이생활쓰레기에포함되어소각처리나매립처분되지않고별도수거체계를통하여재활용된다면, 사회적으로도 < 표 6-26> 과같이주민과지자체, 중앙정부들도모두편익과비용이동시에발생한다. 주민의경우폐플라스틱을분리배출함으로써수반되는노력을봉사해야하는무형의비용이발생하지만, 동시에종량제봉투구입비용이감소되는편익이발생한다. 재활용업체는폐플라스틱을일부수거하고, 재활용설비를마련하는데비용이투자되지만, 고용이증진되고기업이활성화되며, 수익을창출해야하는것이당연하다. 그리

155 고 ( 사 ) 한국플라스틱리싸이클링협회, ( 사 ) 한국발포스티렙재활용협회및 ( 사 )PET리싸이클링협회등은원유사로부터운영자금을받아서업체에게실적별로보조금을지급하고환경보전및환경홍보에대해활동하게된다. 지방자치단체는재활용업체와더불어지역에서발생한폐플라스틱을수거 회수하며, 분리 선별하고, 일부는잉고트로가공되기도한다. 물질재생되는단일폐플라스틱의경우에는지자체에서일부판매되기도하며, 생활폐기물처리의주체로서지자체의가장큰편익은수거된폐플라스틱의처리및처분비용이절감됨으로써편익이발생한다는것이다. 중앙정부의경우에는종량제비닐봉투의절감으로인한비닐사용량이감소한다는편익과매립지사용연한의증대, 매립지에비닐이혼입되지않음으로써발생하는관리상의장점등에대한수많은편익이발생할수있다. 비용과편익을산정함에있어서금액으로직접환산하기어려운항목들이있기는하지만, 결국폐플라스틱을재활용함으로써발생하는비용-편익은 < 표 6-26> 과같이종합될수있다. 그외에도사회적인비용과편익이다수발생할수는있다. 열거하지않은항목중에는수집 수송거리의변화에따른비용-편익의발생, 소각장에고열량의폐플라스틱이배제됨으로써발생할수있는비용-편익의발생등이있을수있다. 이에대한관계를 < 그림 6-15> 에제시하였다. 재활용시 565~1,195천원 / 톤의직접비용이투입되지만, 간접편익이최소 2,680천원 / 톤이발생하여전체적으로 1,500천원 / 톤 ~2,000천원 / 톤의이익이있음에반하여, 소각이나매립처분시에는 276~740천원 / 톤의비용만이투입될뿐이다. 주민 ( 분리배출실시 ) 재활용업체 유관단체 지방자치단체 ( 폐플라스틱수거 ) ( 재활용설비마련 ) 비용편익 EPR 지원보조금지급ː 협회 기업 = 84,593톤 200,000원 / 톤 = 169억원 ( 폐플라스틱수거 회수 ) ( 폐플라스틱분리 선별 ) ( 폐플라스틱감용 ) 중앙정부 ( 정책의개발 ) < 표 6-26> 폐플라스틱재활용의비용 - 편익해석 종량제봉투절감 = 61,113,000 개 650 원 / 개 = 397 억원 ( 고용증진 ) ( 수익창출 ) EPR 지원보조금수령 ː 협회 기업 = 84,593 톤 200,000 원 / 톤 = 169 억원 ( 환경보전및환경홍보 ) ( 수거된폐플라스틱판매 ) 소각처리비용절감액 = 122,226 톤 80,000 원 / 톤 = 98 억원 매립처분비용절감액 = 122,226 톤 30,000 원 / 톤 = 37 억원 ( 종량제비닐봉투사용량절감 ) ( 매립지사용연한증가 )

156 < 재활용 > < 처리 / 처분 > 비 < 열적재생 > 용 RPF 100천원 / 톤 < 물질재생 > 재생원료 243 천원 / 톤 선별ː민간 211천원 / 톤 / 공공 305천원 / 톤수거ː민간 254천원 / 톤 / 공공 560천원 / 톤 < 열적재생 > 유화 330 천원 / 톤 매립 22 천원 / 톤 소각 180 천원 / 톤 수거 ː 민간 254 천원 / 톤 / 공공 560 천원 / 톤 주민 : 종량제봉투절감 천원 / 톤 업체 ː 신원료구입절감 천원 / 톤 편익 업체 ː EPR 보조금 155 천원 / 톤 업체 ː 제품매출 400 천원 / 톤 최소 : 565 천원 / 톤최대 : 1195 천원 / 톤비용 최소 : 276 천원 / 톤최대 : 740 천원 / 톤 최소 : 2680 천원 / 톤 - 편익 - - < 그림 6-15> 폐플라스틱재활용의비용 - 편익도

157 제 7 장. 재활용관련업계현황분석 1. 방문조사 1.1. 폐타이어 물질재활용업체물질재활용의대표적인업체들은공급되는폐타이어에대해물량이작다고한다. 현재 대한타이어공업협회 에등록되어있는회원사들은협회의지원하에폐타이어를공급하고있지만비회원사들은그렇지않다. 회원사들은무료로협회에서지원한폐타이어를가공하여재활용한다. 폐타이어를원형으로밧줄을생산하고, 고무분말을생산하여재활용제품을만드는물질재활용이이루어지고있다. 대부분의물질재활용회사는작은규모이며몇개의소수업체가중 대규모를가지고있다. 1) 재활용현황가. 고무분말폐타이어의 1개를재활용하면바깥고무는고무분말로만들고섬유질과철심은따로분리하여다른업체에서재활용하고있다. 고무분말의경우, 타이어의종류에따라생산하는크기가다르다. 회원사마다공급되는타이어의종류가다르고어떤회원사는대형만을사용하고어떤회원사는소형과대형을함께사용한다. 대형타이어의경우천연고무가 70% 이상이나소형타이어의경우합성고무가주된원료가된다. 생산된분말은크기에따라각각분류하여재생타이어의원료로쓰이거나보도블록, 운동장트랙용, 놀이터및장애인점자블록등제품을만드는데쓰인다. 나. 밧줄밧줄로생산하는경우에는철심이없는바이어스타이어 ( 대형타이어 ) 를사용하게되는데타이어의안쪽고무부분은가공을거쳐넓은고무밧줄로만들어스프링완충재로쇼파나침대에사용된다. 바깥쪽고무부분은용달차량의밧줄이나밧줄을엮어고무매트로사용하는데에쓰인다

158 2) 물질재활용의경제성회원사들은원료를협회에서무상으로지원해주며비회원사들은수거 운반업체에서원료를구입해야한다. 물질재활용업체에서는공급되는폐타이어의양이부족하다고한다. 공급량이부족하여작업이중단되게되는현상도발생하고, 업체의지리적위치로운반비가많이소요되어물량공급을받기가어려운문제도있다. 또한회원사가아닌비회원사에서도매년발생되는폐타이어를구입해서가므로물질재활용업체들간의물량부족문제가발생할수도있다. 가. 고무분말제조업체고무분말의경우규모가큰곳은하루에 400~600톤정도를생산하고규모가작은곳은하루에 11톤 ~15톤정도를생산한다. 분말의평균단가는약 300원 / kg에판매되므로고무분말생산업체이익률은대략 20~30% 정도로운영이유지되고있다. 나. 밧줄제조업체바이어스타이어의발생량이점점줄어가므로연간폐타이어의재활용이밧줄로되는처리량도계속해서감소하여, 업체에서물량을겨우위탁하여공급하고있는경우가많다. 대형타이어를사용할경우대형타이어 1개당약 3,000원정도이며밧줄은 3단정도가생산된다. 밧줄의경우 1단에약 1,500원정도이며관리비용, 세금, 물량구입비, 인력비등을제외하고유지비를계산하면순이익은 2,000원정도로경제력을유지하고있는형편이다. 향후폐타이어발생량이감소하여물량공급이더욱감소하게될경우물질재활용업체의유지는힘들것이라예상하고있다. 3) 물질재활용의환경성폐타이어의물질재활용에서발생할수있는폐기물과유해물질에대해서환경성문제는크게없다고한다. 폐타이어의경우유해물질은없고분진발생과소음이문제가되는데이는업체내처리시설을완비하면서제어할수있다. 업체마다분진시설과소음시설유무가다르지만분진시설이없는업체는없었다. 또한업체가대부분도시외곽에위치하고있어소음으로인한주민들의민원은있을경우적정선에서타협이되고있다. 다만문제가되는환경성의여부는폐타이어를재고상태로보관할때생기는문제들이다. 여름철폐타이어에비가고여모기가자랄수있는적절한환경을만들어모기가서식할수있다. 따라서장시간폐타이어를방치해두면이러한상황이발생할수있으나, 폐타이어를재활용하기전에세척과정을거치므로환경적인문제는없다

159 4) 문제점및업체의요구사항물질재활용의가장큰문제점은물량공급이작고, 두번째는판매단가가높지않다는점을호소하고있다. 물질재활용업체내에서는공급량과생산량을자체적으로늘리려고노력하고있다. 그러나중국등에서단가가낮은분말들이들어오게된다면폐타이어의물질재활용에어려움이예상된다. 물질재활용업체들은새로운제품을개발하거나좀더나은시설을구비하여더좋은재활용품을만들고자노력하고있다. 가. 고무분말고무분말의경우, 중국으로부터 EPDM이국내로유입되는것으로인해어려움이있다. EPDM이란고무분말에색을입힌것으로단가가높으나외관상으로좋기때문에사용량이많다. 고무분말을압축 접착하여보도블록을만들고윗면에색을입히는데, 마모가있을경우에는폐타이어의검은표면이드러난다하여 EPDM을사용한다. EPDM은단가가높음에도불구하고사용이확대되고있다. 고무분말을통한보도블록생산시업체에서예상하는주기는약 10년정도이나폐기처분되는재활용제품들은 1번이상은재생산이힘들다는것이일반적인의견이다. 현재는이러한리싸이클주기가찾아오지않았으나, 일부에서는비중을높이기위해규사와콘크리트를고무분말과섞어보도블록을사용하는경우는사용종료후발생되는것을수거하여다시재활용하기는힘든상태이므로폐기처분이될가능성이크다. 보도블럭의경우규사와콘크리트를함유하여비중을높일경우, 지면위로보도블럭이뜨는현상은막을수있으나재활용은어렵게된다. 보도블럭생산시사용되는접착제를제거하는일도힘들지만, 무엇보다도규사와콘크리트가함유되면더욱재활용이어려워진다. 이러한방법들은보완이요구되며, 이를위해지면에미리시공을하여물에의해보도블럭이뜨는현상을억제하는방안을고려하여야한다는의견을제시하기도한다. 고무분말의한업체는물질재활용의수요전망이현상황보다크게증가하리라고예상하지않고있다. 이는우선적으로수요량이크게증가하지않을것이며, EPDM의수입이증가하고있기때문이다. 따라서업계에서는 EPDM의수입증가를억제할수있도록국가에서정책적으로도와줄것을요구하고있다

160 열적재활용업체 1) 재활용현황가. 시멘트업체국내열적재활용의대표적인업체는시멘트회사이다. 열적재활용의 70% 이상을차지하고있는시멘트회사는규모가큰업체가많다. 시멘트회사에서폐타이어를사용하는것에대한환경성문제가대두되었었는데, 이는환경부의주최하에무해하다고밝혀졌다 [21]. 시멘트킬른에서폐타이어를사용하면원형으로쓸수있어가공비가줄어들뿐아니라, 자체성분이소각에적합하여모두소각이가능하다. 따라서처리후남는물질도없을뿐더러발열량도높아열적재활용으로많이소모되고있다. 나. 석유화학업체 2009년부터는석유화학업체가철심을제거한 TDF를사용할것이며, 많은양의폐타이어를필요로하고있다. 일단폐타이어를가공하여 TDF로제조한후필요한업체로이송하여다른연료와같이사용하게된다. 이경우에는 TDF를제조하기위하여철심을우선분리하고작은 chip으로제조함으로고무성분은 TDF로되어연료로사용되며, 따로분리된철심은재활용하기위하여따로판매가된다. 이는물질재활용의부분에도영향을줄것이며, 시멘트업체와물량을나누어야한다는점에서열적재활용업체에도영향이될것이다. 2) 열적재활용의환경성가. 시멘트업체시멘트킬른에서폐타이어소각후재와철이크링커 ( 시멘트구성광물 ) 의재료로쓰일뿐시멘트와직접혼합은하지않아인체와무해하다는환경부의조사결론이나오면서시멘트에서의폐타이어사용환경성문제는매듭을지었다. 폐타이어의모든성분이소각된다는결론이나오면서시멘트킬른에서의재활용환경성문제는없다고본다. 나. 석유화학업체폐타이어를연료로사용할경우발생하는 SOx( 황산화물 ) 과 NOx( 질소산화물 ) 를저감하기위한시설및방법이필요하며, 미국 EPA 보고에서도환경적으로안전하고석탄에비해환경규제필요성이적다는공통된의견이있다. 먼지의경우는 Bag Filter를통해집진율을높이고, 최종배출농도는 20mg /Nm3이하로규제농도인 30mg /Nm3보다적은수치이다. 기타다이옥신은 Bag Filter에서활성탄투입에의하여제어가이루어지며, 실제상용설비

161 에서활성탄투입시다이옥신의배출농도는배출기준인 0.1ng-TEQ/S m3 ( 산소농도 12% 기 준 ) 보다낮게배출되고있다. 3) 업체의문제점및요구사항가. 시멘트업체시멘트업체들은물질재활용후의열적재활용을요구하는것에문제가있다고본다. 시멘트업체에서폐기된재활용제품처리를요구하는경우가많은데이의경우크기나성분에따라사용하지못하는경우가많다고한다. 재활용제품의크기가너무큰경우파쇄할수없거나어려움이있어비용이산출되는경우가있어물질재활용후의열적재활용에단점이많다. 업체들은현재의국내물질재활용의양이얼마정도인지, 어느정도인지선정을한후시멘트산업에서비율을조정하는것이옳다고주장한다. 무조건물질재활용을하고난후, 시멘트나건류소각에처리를대체시키는것은옳지않으며시멘트산업에서의폐타이어사용에한계를생각해주길바란다. 또한, 물질재활용을기준으로열적재활용의비율을계산할때물질재활용이 0% 라면열적재활용또한 0% 가인정되는것인지, 이럴경우열적재활용이되지않고있다고봐야하는것인지에의문점을제시했다. 시멘트업체에서는폐타이어의성분조사가기본적으로이루어져야한다고본다. 폐타이어는단일제품으로환경성이우수하여시멘트산업에유용하게이용될수있다. 물질재활용을하고난후처리하지못하는것을열적재활용으로처리할경우, 시멘트산업에서의요구되는폐타이어의모양이나특성과다르므로가공이별도로필요하다. 따라서물질재활용후소각과매립으로처리를하는것이합리적인방안이며모든소각로를통해서처리하는것은환경적이나경제적인측면에서옳지않다고생각하고있다. 나. 석유화학업체국내의폐타이어재활용은현재 80% 정도가에너지화기술에의하여처리되고있으나, 기존의단순연료화하는기술에편중되어있으며국내의산업화에너지수요중에서전력분야는원자력또는화력발전소신설의어려움및국가예산의확보문제등으로한국전력주도형공급체계가민간주도형전력공급체계로전환되는상황에서연료이용중심의폐타이어에너지재활용방법에서외국의경우처럼전력및스팀생산을위한체제로의전환이불가피한상황이다. 폐타이어의경우고열량의에너지원으로서단순연료화하여재활용하는방법도고려할수있지만에너지의효율성및경제성을향상시키기위하여석탄및다른에너지원과의혼소

162 에의하여전력또는스팀을생산할수있는기술도사용할수있도록국가적인차원의제도 개선이필요하다고생각한다 폐플라스틱 물질재활용업체국내폐플라스틱재활용업체들중에서물질재활용을하는경우는크게프로파일제작및재생원료제조업체로구분된다. 그러나재생업체간기업구조가너무상이하여, 한마디로표준화된업체규모를설정하기는매우어려운실정이다. ( 사 ) 한국플라스틱재활용협회에가입된업체들은그나마적당한부지와, 다양한장비및숙련된인력을확보한상태에서사업행위를영위해가고있다고볼수있으며, 가장큰문제점으로는영세한업체의난립및이에따른업체간물량확보의어려움등을들수있다 열적재활용업체국내모든유화업체들을전수조사한결과, 현재유화업체들은여러가지어려움에직면해있다고판단된다. 첫째는기술의불확실성인데, 이론적으로는가능한기술들이현실적으로는원료의조성, 원료의이물질첨가, 수율등여러가지어려움으로인하여사업상의확신을떨어뜨리며, 초기투자비와장치산업의이해측면에서도어려운점이있다. 두번째로는경제성문제인데, 낮은수율로얻어진정재유를다시연료로투입해야하며, 생산된연료의판로문제에서도정규시장이형성되어있지못하다는것이다. 세번째는낮은조업율인데, 아직까지현장에서는연속투입에대한전처리기술이부족하거나자금이부족하여인력투입식으로장치를운전하고있으며, line이자주폐색되어수리기간이조업기간을상회하는경우가대부분이다. 네번째는낮은수익률이다. 수율자체가낮은데다가음성적인판로를통해서영업이이루어지다보니, 운전할수록손실이누적되어진다는생각까지들게하는설비들이있다. 현장을순회하면서, 그나마바람직한운영은가내수공업적인소규모유화설비에서약간의수익이보장될수있겠다는판단이있었으며, 액상오일을추출하는장치보다는기상에서추출하여액화하는공정도향후수익이창출될가능성이있겠다는판단이있었다. RPF업체의경우에는항상생산제품판로에대한문제점을안고있다. 첫째는생산제품의질이조악하다는것이며, 두번째로는시장성이결여되어있다는것이다. 현재 RPF 업체들은생산된 RPF를시멘트공장이있는강원동부지역에자비부담으로운송하여처리를위탁하고

163 있거나, 심지어는처리비를주고위탁처리하고있는실정이다. RPF 업체들의유일한수익성은협회가 EPR 보조금으로지급하는 20만원 / 톤 (2004년기준 ) 이나 14.7만원 / 톤 (2005년기준 ), 또는 13.5만원 / 톤 (2007년, 수거비 2만원 / 톤별도 ) 이고작이며, 생산품은오히려돈을주고처리를부탁하는실정이다. 그러나처리를대행해주는시멘트회사들은 2가지이유로인하여 RPF의위탁처리를기피하고있다. 첫번째이유는폐플라스틱중에염소성분을함유한폐플라스틱이포함되어있으며킬른소각시다이옥신을배출하게되어서배가스처리비용이증가한다는것이다. 두번째로는소각되어지는폐플라스틱의소각재가시멘트에내포되어서시멘트의강도를저하시키는등질적하락을가져온다는것이다. 이런이유로현재에는 RPF의처리를하고있으나, 향후시멘트회사의정책이변경된다면폐플라스틱로부터제조된 RPF는처리할곳이없게된다. 협회가지급하는 EPR보조금에의지하여연명하고있는 RPF 생산업체들도기술적으로나경영적인진단을실시해볼필요가있을것으로판단한다. 1) 재활용현황폐플라스틱의열적재활용방법의대표적인 RPF 생산업체를방문하였다. 폐플라스틱은서울 / 경기 / 인천등여러지역에서수거된폐플라스틱중 EPR 대상품목만을선별하여지자체에서업체로공급된다. 공급된폐플라스틱은불순물을제거 선별하고파쇄를통해 RPF 제작과정에투입된다. 지난 2007년약 6000천톤의폐플라스틱을 RPF로재자원화하였으며, 폐플라스틱 1톤당생산되는 RPF는약 0.75~0.8톤정도이며수분, 고철등의부산물이약 0.2톤정도이다. 생산된 RPF는염색공장, 제지공장등의연료로사용이된다. RPF 생산과정에서발생되는부산물로고철, 도자기편류, 유리조각, PVC 등을들수있는데, 고철은다른업체로판매를하며도자기편류와 PVC는공급지자체에반송을한다. RPF업체는전국에총 60여개정도이며, 그중 80~90% 는협회에등록되어있다. 2) 열적재활용의경제성 RPF는운반비를포함해서kg당 5~7만원정도이며, 운반비를제외한실가격은 3~4만원정도된다. RPF는폐플라스틱의열적재활용의방법으로에너지의비용이상승하면서업체상황이좋아지고는있으나, 이익률은 10% 안팎이다. RPF는물질재활용하지못하는폐플라스틱을소각전재자원화하는방법으로업체에서는에너지값폭등으로열적재활용이활발해질것이라예상한다

164 3) 열적재활용의환경성 RPF 생산시에발생하는분진과소음은자체처리시설이되어있었다. 분진과같은경우는집진시설이있어도발생되는양이많이때문에인부들이모두마스크를착용하고있으며, 소음은위치적요건으로주민들의민원이나환경성문제는없다고한다. 또한 RPF 생산후, 잔폐물과부산물모두를판매혹은반송하므로잔폐물처리에문제가없어환경성문제는없는것으로판단된다. 4) 업체의문제점및요구사항열적재활용의비율을현재보다줄이게되면, 앞으로업체간의경쟁률이떨어질것으로예상한다. 물질재활용에서처리되지않는폐플라스틱을 RPF로제작하여연료로사용하는것은에너지비용을줄일수있기때문에열적재활용이활발해질것이라생각한다. 하지만물질재활용을장려할경우열적재활용업체들간의경쟁력이떨어지고시장의변화가올것이라예상한다. 플라스틱의경우 EPR( 생산자책임재활용제도 ) 에서재활용인정품목이한정되어있으므로재활용률이낮게인정된다. 품목에서제한된플라스틱종류를인정해서재활용률을높이고물질재활용을하지못해서열적재활용을하는것이아니라, 제도권밖의품목들을인정하여재활용할수있는공급량을늘리고물질재활용과열적재활용을함께발전시켜나가는것이옳다고생각한다

165 제 8 장. 열적재활용과물질재활용의재활용방법 결정방안 1. EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준 의수정방안 1.1. EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준 에따른물질재활용의인정분 산출방법 계산방법 2008년부터 ( 주 ) 금호석유화학에서철심을제거한 TDF를사용하게되면전체열적재활용량이증가하게된다. 이런경우에열적재활용으로의폐타이어공급량이많아지면서, 물질재활용으로의폐타이어공급량은줄어들수있다. 이는현재정부에서추진하고있는폐기물의에너지화정책에도부합되는것이다. 그러나한국환경자원공사의 EPR 대상품목별재활용실적세부인정기준 에서는 물질재활용양이 0 일때총재활용양이 0 이된다. 라는규정이적용되고있다. 이는물질재활용을적극장려하고상대적으로영세한물질재활용업체를보호하고자하는정부의의지의표현이다. 따라서폐기물예규에따른재활용량인정방법은물질재활용을기준으로하기때문에물질재활용이충분하지않을경우총재활용량의인정도감소될뿐아니라, 열적재활용의재활용량인정도줄어들게된다. 이는재활용에충실하고있는업체에불이익을줄수있는모순점이있으므로폐기물예규의수정을고려해야할문제점이다. 이규정을적용하여현재시행되고있는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 바목에따라열적재활용을 80% 로제한할경우와 70% 로제한할경우폐타이어의재활용비율이크게달라지게되며이는 < 표 8-1> 에나타내었다

166 < 표 8-1> 국내폐타이어열적재활용의비율조정에따른재활용비율 ( 단위 : %) 물질재활용 열적재활용 (80%) 60.4(57.6) 68.8(65.6) 62.0(58.7) 70.0(67.9) 78.4(75.8) 열적재활용 (70%) 35.2(33.5) 40.1(38.3) 36.2(34.3) 40.8(39.6) 45.7(44.2) 비인정량 25.2(24.1) 28.7(27.3) 25.8(23.4) 29.2(28.3) 32.7(31.6) 주 ) 총재활용량기준, ( ) 는총재활용량대비시멘트킬른의비율. 비인정량은 80% 제한시열적재활용과 70% 제한시열적재활용에서의차이로물질재활용을기준으 로하였을때인정되지않는열적재활용의비율 폐타이어의재활용비율의산출은 EPR제도의재활용인정계산방법을토대로한것이며, 물질재활용을기준으로산출한다. 2006년을예로물질재활용이 19.6% 일때, 열적재활용을 80% 로제한하면 19.6 : 20 = X : 80 으로 X = 78.4% 로열적재활용은 78.4% 이다. 물질재활용이증가하지않는상태에서열적재활용을 70% 로제한한다면 19.6 : 30 = X : 70 으로 X = 45.7% 가된다. 따라서 80% 에서 70% 로제한비율을낮출경우, 78.4% % = 32.7% 만큼열적재활용이감소하게된다. 열적재활용의비율을 10% 감소시키는것뿐인데 EPR제도에서인정하는비율계산으로는 32.7% 가감소되는것이다. 따라서, 80% 의제한시열적재활용과 70% 제한시열적재활용의비율의차는 EPR제도하의비인정량이되므로실적에포함되지않는다. 2006년의재활용현황에따르면물질재활용 19.6% 대비열적재활용은 32.7% 의차이가발생하며열적재활용의비율을제한하는것으로만물질재활용을증가시키려고하는제도적방안은고려해봐야한다. 또한총재활용량에대비하여 자원의절약과재활용촉진에관한법률 의바목의항을제한한다고는하나, 계산방법에서물질재활용을기준으로하는위의방법은개선해야할필요성이있다. < 그림 8-1> 은위의설명이이해하기쉽게그림으로나타낸것이다. 2006년기준으로물질재활용이총재활용량의 19.6% 일때, 열적재활용을 80% 로제한한다면 78.4% 이고열적재활용을 70% 로제한한다면 45.7% 의열적재활용비율을가진다. 이때열적재활용비율은 10% 로감소하여제한되는것이지만실질적으로재활용량의인정되는비율은 32.7% 나감소하게된다. 불과작은비율의제한이지만재활용량에대비하여서는엄청난양이재활용인정을받지못하게된다. 이는 EPR제도의인정범위하에재활용량산정을물질재활용만을초점으

167 로행하여발생되는문제점이다. 물질재활용의비율로보았을때열적재활용을 80% 로제한하여현재와동일하게시행될경우, 열적재활용의비율은 78.4% 로현황과비슷하여어려움이없으나 70% 로열적재활용을제한할경우는비인정량이많아지면서인정되는열적재활용의비율도자연스레감소하여물질재활용을촉진하는의도와는다를것으로예상된다. < 그림 8-1> 국내열적재활용제한에따른비인정량 이에따른문제점및고려사항물질재활용을기준으로열적재활용을인정할경우, 수거운반업체의큰손해가예상된다. 수거운반업체는물질재활용과열적재활용의구분없이폐타이어를공급하고있다. 현재물질재활용이정체상태이며이를 30% 의비율로증가시킨다면열적재활용은위의계산방법으로 32.7% 감소하게될것이며열적재활용업체로의폐타이어공급량도줄어들게될것이다. 철심을제거한 TDF의사용이증가한다면열적재활용으로의물량공급이증가되어야하는데오히려감소시키는규제는공급불균형을일으키며수거운반업체도손해가크게된다. 2007년도의경우열적재활용으로의폐타이어공급률이 80% 임에도불구하고, 시멘트업체에폐타이어배정량이 9월말에끝났고협회의지원금없이수거 운반하였다고한다 [38] 년열적재활용으로의폐타이어공급량은현재보다증가할것으로예상되므로이러한상황에서열적재활용을 70% 로감소시킨다면 2007년보다빠른시일내에폐타이어배정량이끝나게될것이고, 업체들은폐타이어를구입해서재활용해야하는상황이발생하게될것이다. 총재활용량인정시물질재활용을기준으로열적재활용을인정하는현규정은수정되어아

168 할필요성이충분하다. 총발생량기준으로물질재활용 20%, 열적재활용 80% 을적용하든 2009년부터물질재활용 30%, 열적재활용 70% 을적용하든, 물질재활용의무재활용비율의달성여부를적용하고열적재활용의무재활용비율을각각적용하여야한다. 현상황을고려해볼때열적재활용의의무재활용비율의달성은무난하리라예상된다. 그러나물질재활용의의무재활용비율의달성은경우에따라어려움이있을것으로예상된다. 따라서물질재활용을달성하지못하는비율에대해 penalty를강화하는방안을고려해보는것이보다합리적이라사료된다. 2. TDF(Tire Derived Fuel) 사용에따른물질재활용인정방안 2.1. 타이어구성물질 타이어의종류에는바이어스타이어와래디알타이어, 튜브레스타이어등이있다. 바이어스타이어는예전부터사용되어오던타이어로카카스를구성한고드가트레드센터라인을중심으로일정한각도 ( 약 38 ) 를이룬타이어를말한다. 래디알타이어는카카스코드가트레드센터라인에 90 또는 90 에가까운각도로배열된구조로서스틸벨트로잘보강된타이어를말한다.< 그림 8-2> 는바이어스타이어와래디알타이어의단면이다 [29]. < 그림 8-2> 바이어스타이어와래디알타이어의구조 래디알타이어는조종안정성이좋으며, 커브를돌때안전하고, 내마모성이좋아많이 사용되고있으며, 발열이적고, 회전저항이적으며연료비가절감되는등의장점이있다. 또한미끄럼이적고견인력이좋으며, 고속주행시승차감이좋아현재는바이어스타이어보

169 다래디알타이어의생산 소비가대부분이다. 전형적인래디알타이어의구성단면은 < 그림 8-3> 에자세히나타나있다 [39]. 트레드센터라인을중심으로 first belt와 second belt, 트레드가차례로놓여있으며, 타이어안쪽으로는 bead, filler, liner, ply 등이겹겹이쌓여있으며가장자리는 rim cushion과베이어합판등으로구성되어있다. < 그림 8-3> 래디알타이어의구성 타이어의성분은타이어제조시에사용된성분에기인하나타이어의용도및차량의특성에따라다소의성분차이가존재하며일반적인타이어의성분비는국가마다다르고적용되는타이어의종류마다다를수있으나본연구에서는일반적으로통용되고있는문헌을참고하여성분비를구하고자한다. 국내에서제시되고있는자료는 < 표 8-2> 와 < 표 8-3> 과같다. < 표 8-2> 에서보는바와같이천연고무및합성고무의양은각각 22% 또는 25% 이며카본블랙의함량은 24.3% 정도이다. 타이어의골격을이루는철심이나코드는 14.3% 정도이며그외의가공을위한

170 무기물첨가재나공정유도약 15% 정도추가된다. < 표 8-2> 국내타이어성분분석 성분 함량 (%) 성분 함량 (%) 천연고무 21.9 코드및철심 14.3 합성고무 24.8 첨가재 10.7 카본블랙 24.3 공정유 4.0 자료 : 정수현. 산업화적용을고려한폐타이어열분해기술분석 [40] < 표 8-3> 연도별폐타이어회수실적, 폐타이어제조원료구성비율 ( 단위 : 톤, %) 연도 트럭버스용승용차용이륜차용합계 중량구성중량구성중량구성중량구성 , , , , , , , ~7. 54, , , 항목 승용차용바이어스타이어 (%) 승용차용래디알타이어 (%) 트럭용바이어스타이어 (%) 트럭용래디알타이어 (%) 고무 카본 유황 연화제 산화아연 기타가황보조제 섬유 스틸 자료 : ( 사 ) 대한타이어공업협회내부자료. < 표 8-3> 에나타난승용차와트럭버스의폐타이어회수비율과승용차와버스트럭의제조 원료구성비율을고려하여철심의구성비율을구하면약 15-20% 를차지함을알수있다. < 표 8-4> 는미국의승용차용타이어와트럭용타이어를새타이어와폐타이어일때,

171 각각의총무게를기준으로성분들의함량을분석한것이다. 주된성분은국내와동일하며 천연고무, 합성고무, 카본블랙, 철등이고이밖에첨가재로 fabric, antiozonants, accelerators 등이있다. < 표 8-4> 미국타이어성분분석 승용차용 성분함량 (%) 무게 (lbs) 무게 (lbs) 성분함량 (%) 무게 (lbs) 무게 (lbs) 천연고무 천연고무 합성고무 합성고무 카본블랙 트 카본블랙 럭철심 14~15 3.5~ ~3.0 철심 14~ ~ ~15.0 용첨가재및기타 16~17 4.0~ ~3.4 첨가재 16~ ~ ~17.0 및기타 총무게 새타이어 25 lbs 폐타이어 20 lbs 총무게 새타이어 120 lbs 폐타이어 100 lbs 자료 : Integrated Waste Management Board[39] 재구성. 폐타이어가새타이어보다고무, 카본블랙, 철심등의성분함량이모두적으며, 이는무게차이로인한결과라생각된다. 새타이어를사용하면서닳아폐타이어가되므로무게의감소는물론이고총무게에대한함량비또한감소하였다. 그러나폐타이어는마모로인해고무성분이감소하는것이당연하나, 철심성분이감소하는것은이해하기어려운부분이다. 타이어를제작할때에는 100가지가넘는성분이함유되나기본적인구성성분은일본의타이어에서도동일하며, 다음과같은성분비율을가진다. < 표 8-5> 는일본의타이어성분분석표이다. < 표 8-5> 일본타이어성분분석 성분함량 (%) 성분함량 (%) 천연고무 29.0 코드및철심 13.4 합성고무 21.5 카본블랙 25.5 첨가재및기타 10.6 자료 : JATMA(2007). Tyre industry of japan. 일본은천연고무가 29%, 합성고무 21.5%, 카본블랙 25.5%, 철심 13.4%, 첨가재가 10.6% 로국내의타이어보다고무의함량이약 4% 정도많고, 철심과첨가재의함량은비슷하다

172 국내, 미국, 일본의타이어구성성분을비교해보면천연고무와합성고무각각의함량은국가별타이어의종류와용도에따라다르지만, 총고무의함량은 40~50% 이며, 카본블랙 25~28%, 철심은 15% 정도로비슷한양상을보였다. 다만, 철심의경우타이어의종류에따라차이가있다 TDF 생산공정 폐타이어를고형연료로사용하는방법에는 < 그림 8-3> 에서보는바와같이타이어를구성하고있는여러성분중철심을제거하지않고원형으로사용하는것과 chip으로제조해서사용하는방법이있으며, 시멘트소성로와는달리열병합발전소나제지공장등과같이철심을제거하고여러크기의 chip으로제조하여사용하는방법이있다 철심을분리하여제조하는공정이는금호석유화학에서사용하고자하는방법으로철심을제거하여재활용하며, 폐타이어를일정크기의 chip으로파쇄하는것이다. 이에대한공정도는 < 그림 8-4> 에나타내었다. 이그림에나타낸 Data는파쇄및분쇄후의결과물을기준으로하여작성한경험적인수치이며, 이결과는파쇄기의상태및통타이어의상태등에의하여변동이될수있다

173 < 그림 8-4> 철심을분리하여 TDF 를제조하는공정도 철심을분리하지않는공정 1) cutting없이원형으로사용하는공정이는주로시멘트소성로에서사용하는데공급되는폐타이어를원형그대로소성로에투입하는방법이다. 동해시에소재하고있는 ( 주 ) 쌍용시멘트가대표적이다. 2) 일정크기의 chip 으로제조하는공정 이는다른회사의시멘트소성로에서사용하는방법으로공급되는폐타이어를일정한크기 의 chip 으로잘라서소성로로투입하여사용하는방법이다

174 철심을제거한 TDF 사용예미국뉴욕주버팔로에위치한 North American Energy Services는유연탄을연료로사용하여전기를생산하였으나, 에너지비용의상승및폐기물의처리를고려하여폐타이어를일부연료로사용하고있다. 즉, 기존의유연탄을 70% 사용하고폐타이어를철심을제거한 TDF로만들어 30% 를혼용하여연료로사용하여전기를생산하고있다. 이를위해서새로운보일러로개조하여사용하고있으며, 이는 < 그림 8-5> 에나타내었다. 이곳에서는폐기물의처리를위하여폐목재를혼용하기위한연구를진행하고있다. < 그림 8-5> 열병합발전소의석탄과 TDF 를혼합연소하기위한보일러 유연탄과 TDF를혼합연소하기위하여각각유연탄및 TDF를저장하고있으며, 이는 < 그림 8-6> 에나타내었다. 유연탄및 TDF는혼합을위하여사일로로보내어지며, 이는 < 그림 8-7> 에나타내었다. 이곳에서사용되는 TDF는철심을제거한 1차파쇄를거친것으로이는 < 그림 8-8> 에나타내었다. 이는금호석유화학에서사용하려고하는 TDF와는차이가있다. 금호T철심을제거한후부산물로발생하는고무분말을재활용하기위하여 2차파쇄를거치나, 이곳에서사용하는 TDF는철심을제거하고 1차파쇄만한다음사용하고있다. 따라서 TDF의크기도 mm정도로금호석유화학에서생산하려고하는 TDF의크기보다많이크다

175 < 그림 8-6> 열병합발전소의혼합연소를위한석탄및 TDF 저장장소 < 그림 8-7> 혼합연소를위한석탄및 TDF 를위한사일러

176 < 그림 8-8> 1 차파쇄상태의 TDF ( 크기 mm) 2.3 물질재활용의고무분말제조시재활용인정분계산 국내의대표적인고무분말제조업체는 ( 주 ) 부성엔지니어링과 ( 주 ) 크리오텍이있다. 부성엔지니어링이나 ( 주 ) 크리오텍에서고무분말을제조하는공정은 TDF제조공정중철심을제거하는공정과흡사하다. 단지보다작은입자를구하고자많은단계의파쇄공정을첨가하거나냉동파쇄와같은공정을첨가하는것이다. 대략적으로폐타이어를이용하여고무분말을생산할때 환경자원공사 EPR운영팀 -369 에서적용하는 의무대상품목별재활용실적인정 ( 공정손실율, 부부품 ) 기준 상기준율은고무분말제조시생산품수율이 66.4%, 부분품비율이 32.4%, 공정손실율이 1.2% 그리고이물질혼입율이 3.0% 이다. 물질재활용업체의목적품은고무분말이나부산물로나오는부분품도재활용실적으로인정하여물질재활용의의무재활용비율로계상한다. 즉, 물질재활용업체로반입되는폐타이어는실질적으로부산물인철심과섬유도물질재활용으로간주한다 물질재활용인정분계산 연로로서의폐타이어사용은실제적으로배출물질감소의목적이있는데, 이는연소시 발생하는연기가적고뚜렷한배출물질이없기때문이다 년미국은 2.9 천만개의폐타이