폐기물자원화 충북대학교공과대학환경공학과 자원순환연구실
강의개요 1. 강의 : 주당 3 시간강의 2. 성적평가 : 중간고사및기말고사각 30 점 x 2 = 60 점 + 과제 40 점 3. 과제 : 다음 Theme 중택 1, 2 인 1 조 ( 또는단독 ) 로작성하여 6 월 1 일까지 e-mail : kykim@cbnu.ac.kr 또는 cd 나 usb 등저장매체로제출 1. 제철 제강폐기물및고철 2. 비철금속제련 3. 폐유 ( 절삭유, 열매체유 ) 및폐유기용제 4. 폐비닐류 (LDPE, HDPE film) 5. 폐플라스틱 6. 폐타이어 7. 폐지 8. 폐가전제품 9. 폐전지 (1,2 차전지포함 ) 10. 폐촉매 11. 폐차 12. 석탄비산재 (Fly ash) 및바닥재 (Bottom ash) 13. 폐유리및공병 14. 폐캔및폐알루미늄 15. 도금슬러지 16. 폐콘크리트 17. 폐윤활유 18. 폐목재 19. 기타
1.1 자원화의개념 폐기물의자원화 CHAPTER 01 폐기물의자원화 - 잠재적자원이라고불리는폐기물로부터적절한기술을통하여자원물질을회수하거나에너지를회수하여유용한자원으로이용할수있도록하는모든방법 1 저렴한비용 2 환경오염저감 3 온실가스감축 - 자원을한번쓰고버리는것이아니라여러가지형태로다시활용하는것 자원의절약과재활용촉진에관한법률 - 재활용 ( 자원화 ) 가능자원 : 사용되었거나사용되지않고버려진후수거된물건과부산물중원재료로이용할수있는것을뜻함 ( 회수할수있는에너지및폐열포함 )
1.2 자원화의필요성 - 폐기물발생량의증가 - 기존폐기물처리시설수용능력의한계 - 화석연료고갈및지구온난화 선진국의경우 30 여년전부터폐기물자원화정책추진 우리나라 : 세계 10 위에너지소비국, 전체에너지 97% 수입에의존 - 자원화필요성대두 자원의절약과재활용촉진에관한법률제정 - 2009 년 1 월 저탄소녹색성장 국가비젼발표 - 2010 년 1 월 저탄소녹색성장기본법 제정 녹색성장이란에너지와자원을절약하고효율적으로사용하여기후변화와환경훼손을줄이고청정에너지와녹색기술의연구개발을통하여새로운성장동력을확보하며, 새로운일자리를창출해나가는등경제와환경이조화를이루는성장
녹색성장 - 에너지자원기술, 환경기술필수적 - 2Es, 3Es 를거쳐 4Es 의패러다임구축과정책전환필요 2Es 3Es 4Es 환경 (Environment) 경제 (Economy) 환경 (Environment) 경제 (Economy) 환경 (Environment) 경제 (Economy) 에너지 (Energy) 에너지 (Energy) 일자리 (Employment)
표 1.1 폐기물관리정책의변환및수정사항 구분종전의폐기물관리방향새로운폐기물관리방향 정책목표쾌적한생활환경조성 접근방법발생저감, 재활용및안전처리 지속가능한자원순환형사회정착 Zero Waste 추진및 CO 2 감축 정책수단 쓰레기종량제시행생산자책임재활용제도 (EPR) 확대폐기물처리시설확충 감량화정책강화재활용산업지원확대에너지자원화확충
폐기물관리정책의변환 - 재활용 자원순환 - 폐기물관리법 자원의절약과재활용촉진에관한법률등 5 개법으로분화 - 1995 종량제실시 : 생활폐기물분리수거체계개선 - 2002 생산자책임재활용제도 (EPR) : 폐기물성상별분리배출, 수거, 처리체계정착 - 2005 고형연료 (RDF, RPF) 품질기준도입 : 플라스틱류분리수거추진, RDF, RPF 생산시설설치 자원화의효과 - 폐기물재활용으로원자재공급량을늘려원자재의가격하락유도 - 재료비와운송비저감으로수입대체에따른외화절약 - 사업장내에서발생하는폐기물을재활용함으로써자원고갈방지및에너지절약 - 기업의생산시설의공간효율증대및자체발생폐기물을사업장내에서활용하게됨으로써자원의운송 보관에따른경비절감을통해생산성높임 - 폐기물로발생시사회전체가부담하는오염처리비용절감효과와폐기물을원자재로사용함에따른재생자원판매수익효과
폐기물제로화 (Zero Waste) 의개념과원리 폐기물제로화의개념 1 개념 : 폐기물을수거나처분의대상이아닌자원보전측면에서관리하려는개념 ( 자원의순환성과지속가능성을극대화하려는계획 ) 2 목적 : 모든폐기물을자원으로서가치를가지는것으로해석하며, 원료와에너지로다시사용될수있도록시장을변화시킨다는목적포함 3 목표 : 자원과소재가순환하는사회를구성하여자원화를극대화하고폐기물을최소화하며, 수리와자원화를통해자연과시장으로되돌릴수있게하는설계원칙을보장하는것
폐기물제로화를위한물질순환시스템 1 양적인측면에서폐기물발생의최소화와재사용, 자원화의극대화를통해서경제사회시스템내물질순환과자연환경계로배출된폐기물이자연환경계의물질순환구조에쉽게편입될수있도록함 2 자원투입 단계에서감량 (reduce) 과재설계 (redesign) 을통해배출물을최소화하고회수 (recovery) 를거친후재사용함으로써지자체에서발생되는폐기물은최소화, 자원과에너지회수는최대화하는계획 3 기존의물질순환시스템이일방적이고생산량최대와제조단가최소화에초점이맞추어져있다면폐기물제로계획은자원의순환과흐름을중요시함 4 기존의대규모, 집중형, 자본집약적자원획득과폐기물처리를소규모, 분산형, 지식기반형에초점을맞추고생태계내에서의순환을중시하는계획
자원순환과순환자원물질순환 천연자원은물론생산과정에서추가되는물질, 소비재, 생산 소비이후에발생되는부산물 폐기물을다시생산 소비과정속으로투입하여물질을지속적으로이용하는것자원순환과자원순환사회 자원순환 - 천연자원의투입을최소화하고폐기물의발생을억제하며발생된폐기물을재사용, 재활용, 재제조등의방법으로다시이용함으로자원의이용가치를극대화하고환경에대한부하를최소화하는환경친화적인자원이용구조 자원순환사회 : 위와같은지속가능한자원순환구조를실현한경제사회체계를의미 일본의 순환형사회형성기본법 에서 순환형사회 - 제품이폐기물이되는것을억제, 발생된폐기물은가능한자원으로다시이용 - 최종적으로이용이불가능한폐기물에대해서는적정하게처분하는것이철저하게실현된사회. 천연자원의소비가억제되어환경에의부하가최소화된사회로규정순환자원 폐기물중재사용 재생이용또는에너지회수등으로이용할수있는물질을의미 일본의 순환형사회형성기본법 은폐기물중유용한것을 순환자원 으로규정
폐기물자원화지표 자원생산성 경제 사회체계에생산요소로서투입된자원이얼마나많은경제적가치를창출하였는지를나타내는지표로국민소득을총자원투입량 ( 소비량 ) 으로나눈값으로산정 일본의 순환형사회백서 는 자원생산성 을특정경제사회체계가투입된자원을얼마나효율적으로사용해경제적부가가치를낳고있는지를측정하는지표로규정 순환형사회기본계획 은 GDP( 국내총생산 ) 를천연자원투입량 ( 국내 수입천연자원및수입제품의총량 ) 으로나누는방법으로산출 자원순환율 국내자원투입총량 ( 천연자원투입량과폐자원재활용량을포함, 수입량은포함하고수출량은제외 ) 대비폐자원의재활용량비율을나타내는지표 일본의 순환형사회기본계획 은 순환이용률 을다음과같은방법으로도출 - 순환이용률 = 순환이용량 / 총물질투입량 (= 순환이용량 + 천연자원등투입량 ) - 순환이용량은재사용또는재생이용된양을의미
1.3 국내 외동향 1.3.1 국내 국내폐기물에너지화기술 : 선진국의 60~70% 수준 - 유기성폐기물바이오가스화 : Pilot plant 수준 - 가연성폐기물의고형연료화 : 실증단계이나, 폐기물연료의품질문제, 수요처확보, 공급단가문제등으로시장경제활성화미흡 환경부 : 매립가연성폐기물과해양투기유기성폐기물을 2012 년까지 31%, 2020 년까지전량에너지화계획 (2020 년연간 4 조원의경제적효과추정 ) - 일자리창출및해양배출금지등당면사회 국제문제해결에도움 - 매립지수명연장및침출수문제, 소각시설발생다이옥신문제등해결
1.3.2 유럽 폐기물관리기본원칙 - 3 대원칙 : 사전예방의원칙, 근접처리의원칙, 오염자비용부담원칙 - 우선순위설정 : 발생억제및감량, 재사용, 물질및에너지회수, 최종처리 ( 매립 ) MBT(Mechanical & Biological Treatment) - 유기성폐기물의처리공정과고형연료제조공정이결합된형태의전처리시설 - 2005 년기준약 90 개의 MBT 시설에의한폐기물처리및폐기물고형연료생산활발 독일 : 1980 년도세계최초 MBT 기술개발 - 가연성폐기물로생산한 RDF 를전용발전시설, 화력발전소및시멘트소성로연료활용 - 열분해연소및가스화 용융에의한에너지화를위한기술개발노력확대 - 혐기성소화기술에바탕을둔바이오가스화발전사업활발하게추진 ( 독일, 덴마크 ) - 독일은바이오가스생산최대화에초점을두고개별농가형시설 (1,900 개 ) 등총 2,700 개이상의혐기성소화시설설치로연간약 6 억 5 천만유로의매출효과획득 ( 연간약 2,800 천톤 CO 2 eq 의이산화탄소저감 ) - 2005 년 7 월부터슬러지매립금지 ( 폐기물의유기질이 5% 이하인경우에만매립허용 ). 슬러지를소각또는에너지회수용으로재활용하는노력확대
유럽연합의자원순환관련전략 6 차환경행동프로그램 기본목표 : 천연자원을사용함에따라발생하는부정적환경영향감소 주요내용및추진전략 : 자원효율성향상, 경제의탈물질화, 폐기물예방을통해경제성장과자원사용을디커플링 (decoupling) 천연자원의지속가능한사용전략 기본목표 : 경제성장과정에서천연자원사용에따라발생하는부정적환경영향감소 주요내용및추진전략 - 유럽의자원사용과그에따른환경영향에대한이해도를높임 - 유럽연합에서의여건변화를모니터링하고보고할수있는수단개발 - 전략적접근방식의활용을늘리고회원국들이관련계획과프로그램을발전시킬수있도록지원 - 자원사용의부정적인환경영향에대하여이해관계자와시민들의이해를높이도록함 자원의생애주기조사시범사업 지속가능한물질관리를위해철과철강을중심으로자원의생애주기를조사하는시범연구실시
독일의자원순환관련정책 법률및주요내용 1996 년 폐쇄물질순환및폐기물관리법 시행 - 폐기물이처분되는대신제품이나에너지생산과정의원료로들어가서자연자원의대체재역할을수행 - 폐기물의순환이용은폐기물의처분을최소화한다는차원이아니라자연자원의사용을절감하기위함 End-of-Life Vehicle Act( 폐차처리법 ), Commercial Waste Ordinance, Waste Wood Ordinance, Waste Storage Ordinance 등의새로운법률제정 - 폐기물의발생을감소시키고재사용및재활용비율증가 핵심원칙 : 제품책임주의 주요내용 - 효과적이고환경적으로건전한폐기물발생저감과재사용및재활용을목표로하며, 이를달성하기위해제조업자, 유통업자, 수입업자들은제품의폐기후에도재사용과재활용에적합한품질을갖도록하는책임을지게됨. - 생산자와유통업자들은제품의생산과사용시에폐기물발생을줄이고재사용, 재활용과잔재물의처분시환경적으로건전하도록제품을설계하여야함
1.3.3 일본 폐기물관련법 - 1970 년폐기물처리법제정 - 1997 년폐기물불법투기및다이옥신대책, 리사이클관련규제완화를위한개정안이공포되어현재에이름 - 2000 년 5 월폐기물, 재활용대책을종합적 계획적으로추진하기위한기본이되는법률로 순환형사회형성추진기본법 제정 - 2003 년 3 월위기본법에의거 순환형사회형성추진기본계획 제정 순환형사회형성추진기본법, 기본계획 - 순환형사회 : 폐기물발생억제, 재사용혹은재이용을통한순환, 그리고적정처리를통해천연자원의소비가억제되고환경에의부하가가능한한저감되는사회 - 폐기물관련법을정비하여순환형사회기본법의체계에포함, 개별적인폐기물관리법이전체적으로순환사회를지향한다는뚜렷한목표를향해수렴되고있다는위상정립 - 현재이계획에따라종합적, 계획적으로순환형사회의형성을진행해나가고있으며, 바이오매스, 일본종합전략, 바이오매스타운구상, 지역계획의책정등을배경으로폐기물계바이오매스의에너지변환시설의보급을촉진 - 소각처리로얻어진열에너지의직접이용과전기로의변환에의해 Waste to Energy 를수행해왔으나앞으로의순환형사회형성을위해서는폐기물관리시스템을소각처리체제로부터분리, 자원화로의변화를꾀함 - 2005 년기준, 56 개의폐기물고형연료제조시설및 5 개의폐기물고형연료를활용하는열병합발전시설 ( 광역시설 ) 운영중으로 150 여개의기초자치단체에서폐기물고형연료제조를위한폐기물을공급하는체제를구축 - 2007 년이후 저탄소사회구축 을국가비전으로제시. 환경, 에너지 Agenda 를최상위국가 Agenda 로격상
일본의자원순환형사회형성추진기본계획 관련법률및주요내용 2000 년 4 월 순환형사회형성추진기본법 을제정하여 2001 년 1 월부터시행 - 주요목적 : 사회의물질순환구축, 천연자원의소비억제, 환경부하의저감 - 주요내용 : 자원정책의큰흐름을재활용 (Recycle) 에서 자원절약 (Reduce), 재사용 (Reuse), 재활용 (Recycle) 으로전환 배출자책임이나 EPR(Extended Producer Responsibility) 에근거하는제도의확충, 불법투기의미연방지, 단속이나원상회복등체제의확립, 각주체의자주적행동을촉구하는경제적기법의적절한활용, 각종수속의합리화등추진 자원순환형사회형성을추진하기위한기본원칙, 지방자치단체, 기업및시민의책무, 정부의시책등을제시 폐기물처리법, 자원유효이용촉진법, 용기 포장리사이클링법 등을개정 건설자재리사이클링법, 식품리사이클링법, 가전리사이클링법, 자동차리사이클링법 을제정, 개별법으로구체적인폐기물관리 재활용정책시행 재활용제품의구매를촉진하기위한 그린구입법 제정 시행
지표목표 자원생산성목표 : 2000 년 28 만엔 / 톤 2010 년 39 만엔 / 톤 순환이용율 ( 순환이용량 /( 순환이용량 + 천연자원투입량 )) : 2000 년 10% 2010 년 14% 폐기물최종처분량 : 2000 년 56 백만톤 2010 년 28 백만톤 제로에미션 (Zero-emission) 원칙에따라지역차원의자원순환형사회구축을위한폐자원의순환적이용정책추진 1 지역순환의원칙 : 지역에서필요한에너지는지역에서조달, 지역에서배출하는폐기물은지역에서처리해야함 2 주민참여의원칙 : 주민이능동적으로참여하고주민이폐기물교환이용네트워크의핵심적역할을수행해야함 3 지역문화보존과부가가치창출의원칙 : 지역의자연과문화, 환경과생태적특성을살린환경계획이되어야하고, 무배출시스템을통해부가가치를창출할수있어야함
1.3.4 미국 미국고형폐기물관리 - 1976 자원보존및재활용에관한법령 (RCRA ; Resource Conservation and Recovery Act) 부칙 D 에근거하여주정부가고형폐기물관리계획책정 - 부칙 D 계획에포함될최소의게재요건규정, 그밖의내용은각주자체실정에맞추어독자적인폐기물발생억제및재활용에대한대책추진. 기본목표 - 폐기물및유해폐기물의부적절한관리로인해잠재적발생우려가있는인간의건강및환경을보호 - 자원의회수및폐기물의재활용을통해물질및에너지자원을절약 - 가능한한신속히유해폐기물의발생억제및발생량최소화
EPA - 1995 년매립가스메탄포집프로그램 (LMOP ; Landfill Methane Outreach Program) 추진, 매립가스자원화를집중적으로지원 - 전국약 2,500 여개매립지중 70% 에해당하는 1,700 여개매립지를대상으로프로그램시행 - 1995 년부터 2007 년까지약 360 개의매립가스자원화프로젝트추진하여 105.4MM CO 2 톤의배출저감달성 - 적정매립을폐기물관리의기본지침으로설정, 매립지안정화와 2 차오염관리에초점을두는정책시행 - 최근폐자원재활용및에너지화정책강조, 오바마행정부출범이후청정에너지산업시장창출및고용확대를위해향후 10 년간 1,500 억달러를청정에너지산업에투자하고신규일자리 500 만개창출계획발표
1.4 폐기물의분류및발생 1.4.1 폐기물의분류가. 배출원에따른분류 표 1.2 폐기물관리법에의한각종폐기물의정의 ( 폐기물관리법제 2 조 ) 명칭 정의 생활폐기물 사업장폐기물 지정폐기물 사업장폐기물이외의것 대기환경보전법, 수질환경보전법또는소음 진동규제법에의하여배출시설을설치 운영하는사업장기타대통령이정하는폐기물 사업장폐기물중에폐유, 폐산등주변환경을오염시킬수있는유해한물질로서대통령령이정하는폐기물 의료폐기물 보건 의료기관, 동물병원, 시험 검사기관등에서배출되는폐기물중인체에감염등위해를줄우려가있는폐기물과인체조직등적출물, 실험동물의사체등보건 환경보호상특별한관리가필요하다고인정되는폐기물
폐기 물 가정생 활폐 기물 사업장생활폐기물 사업장 폐기물 사업장일반 폐기물 사업장배출시설계폐기 물 건설폐기물 의료폐기물외지정폐기 물 지정폐기물 의료폐기물
표 1.3 폐기물분류체계 대분류소분류내용 가정생활폐기물 - 단독 공동주택등에서배출되는생활폐기물 생활폐기물 사업장생활계폐기물 - 제조업의배출시설계폐기물을제외한모든폐기물 - 비제조업 ( 시장, 상가등 ) 에서배출되는폐기물 사업장배출시설계폐기물 - 대기환경, 수질환경등배출시설을설치한사업장의제조공정등에서배출되는폐기물 ( 오니류, 폐금속류 ) 사업장폐기물 건설폐기물 지정폐기물 - 건설공사로인하여공사를착공하는때부터완료하는때까지건설현장에서발생되는 5 톤이상의폐기물 ( 폐콘크리트등 ) - 사업장폐기물중폐유, 폐산등폐기물 - 인체적출물및감염의우려가있는폐기물
나. 폐기물성상에따른구분 표 1.4 배출상태에따른폐기물의분류 분류 내용 예 고형폐기물 고형물함량 15% 이상 재, 건설폐재등 액상폐기물수분함량 85% 초과, 고형물함량 5% 미만폐산, 폐알칼리, 폐유등 기체폐기물가스상물질매립가스등
1.4.2 폐기물의발생량및처리량 그림폐기물발생량
그림. 폐기물종류별구성비율
그림. 지정폐기물발생량
그림. 폐기물처리방법변화추이
그림. 생활폐기물처리현황
그림. 사업장배출시설계폐기물처리현황
그림. 건설폐기물처리현황
그림. 지정폐기물처리현황