연구보고서 2011-17 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 Study on Institutional and Technical Supporting Plans to Activate Resource Recirculation of Rare Metals of Waste Metal Resources 이희선외
연구진연구책임자이희선 ( 한국환경정책 평가연구원선임연구위원 ) 참여연구원이민주 ( 한국환경정책 평가연구원연구원 ) 주현수 ( 한국환경정책 평가연구원연구위원 ) 김광임 ( 한국환경정책 평가연구원선임연구위원 ) 산학연정연구자문위원오길종 ( 국립환경과학원부장 ) 이재천 ( 한국지질자워연구원책임연구원 )) 이정임 ( 경기개발연구원선임연구위원 ) 박찬호 ( 한국폐기물협회사무국장 ) 홍승표 (( 주 ) 성일하이텍대표이사 ) 김택수 ( 한국생산기술연구원박사 ) 민달기 ( 가천의과학대학교수 ) 최준철 (( 주 ) 리사이텍연구소장 ) c 2011 한국환경정책 평가연구원 발행인 이병욱 발행처 한국환경정책 평가연구원 서울특별시은평구진흥로 290 ( 우편번호 ) 122-706 전화 02) 380-7777 팩스 02) 380-7799 http://www.kei.re.kr 인쇄 2011년 12월 26일 발행 2011년 12월 31일 출판등록 제17-254 호 ISBN 978-89-8464-584-4 93530 값 7,000 원
서언 최근원자재가격상승및자원부족문제가심각해지면서자원순환에대한관심이커지고있습니다. 특히희유금속은국가주력산업및향후성장동력산업에있어필수소재로서, 국가의경쟁력차원에서희유금속의안정적확보에대한중요성은대단합니다. 폐금속자원희유금속의자원순환은저탄소녹색성장을구현하기위한중요한분야의하나로, 폐금속재활용률향상을통한환경오염및자원문제개선은첨단산업선진국가로의도약을위한필수조건입니다. 이에본연구는폐금속자원희유금속의자원순환을저해하는문제점을파악하고이를해결할수있는방안을마련하고자하였습니다. 적절한선별 분류시스템개발및전문적인파쇄및분쇄업체의육성과대기업의중소기업지분참여와분업을통한대기업과중소기업간의상생관계필요등을제안하였습니다. 특히폐금속자원은다른폐자원사업과달리대기업과중소기업이경쟁을하며사업을영위하고있는특이한구조입니다. 향후본연구가폐금속자원희유금속의자원순환을활성화시킬수있는정책방안을마련에반영되어, 희유금속의안정적인공급에보템이되고, 폐금속자원의자원순환이활성화되었으면하는바람입니다. 본연구의책임을맡아수행해주신이희선박사를비롯하여연구진으로참여한이민주연구원, 주현수박사, 김광임박사의노고에감사를표합니다. 아울러외부자문위원으로서연구의질적향상에도움을주신국립환경과학원의오길종부장, 한국지질자원연구원의이재천박사, 경기개발연구원의이정임박사, 한국폐기물협회의박찬호국장, ( 주 ) 성일하이텍의홍승표대표께도깊은감사의말씀을올립니다. 2011 년 12 월 한국환경정책 평가연구원 원장이병욱
국문요약 희유금속은소량만으로도제품의성능및품질을향상시킬수있어다양한소재와제품에사용되고있으며, 특히최근 IT산업과첨단산업에필수적으로사용되는등국가주력산업및향후성장동력산업에있어필수소재로서, 희유금속의안정적확보는기업의생존문제에이어국가차원의경쟁력확보에서매우중요하다. 이처럼희유금속의소비가급증하는반면, 금속의희소성과특정국가의생산집중도가높아자원보유국의자원무기화경향으로인해자원에대한공급불안정성은점차증가하고있다. 금속자원의공급불안정은우리나라산업경쟁력에도위협요인으로작용할수있기때문에자원확보및산업경쟁력강화를위해폐금속자원으로부터금, 은, 팔라듐같은귀금속뿐만아니라인듐, 니켈, 코발트같은희유금속을회수하여전략금속을자원순환하는것은필수적이다. 따라서본연구는폐금속자원희유금속의발생및수거 / 처리및회수하는국내외기술을종합적으로검토하고이와관련된각국의정책동향을분석하며, 희유금속중중요하다고판단되는중점연구대상금속을선정하여물질흐름및환경에미치는영향등을분석하고자한다. 이를바탕으로국내희유금속의재활용업체현황을파악하여희유금속의재활용을통한자원순환을저해하는문제점을파악하고이를해결할수있는방안을마련하고자하는데그목적이있다. 제2장에서는국내 외문헌이나선행연구를분석하여희유금속의중요성을살펴보았다. 희유금속은 IT( 정보기술 ), BT( 바이오기술 ), GT( 녹색기술 ) 등산업전반의핵심소재그자체로쓰이기도하지만소량씩첨가되어소재의다양한기능을결정하는요소물질로서향후녹색산업및첨단산업성장에따라급격한수요증가가예상되나, 매장및생산이극소수국가에편재되어있어국내관련산업으로의안정적공급이우려되고있는금속원소이다. 우리의경제성장의증가로인해희유금속에대한산업적수요가점점증가하면서보유국의자원보호정책강화와무기화경향으로공급불안정성이증가되고있으며,
또한가격도급등하고있다. 희유금속의비축을위해최종제품으로부터의재활용촉진을위한정책, 국제적인희유금속광산개발, 재활용에의한기초소재자급능력확충등적극적인희유금속의안정적인공급에대한정책이필요한시점이다. 제3장에서는국내 외폐금속자원의산업동향에대해살펴보았다. 국내의경우, 일반적으로폐금속재활용은수집업체의수집및운반 가공처리 (1차또는 2차 ) 정 / 제련 유통의구조를가지고있다. 그러나폐기물을활용한자원에대해아직까지는정부의지원이나인식이미흡하기때문에자원사용절감, 자원의순환적이용을위한관리정책은취약한편이다. 또한물량이매우적고경제성이낮기때문에자원현황에대한수급통계가미흡하고, 희유금속재활용에대한입법도불충분하며, 재활용자원에대한정확한통계가부족하기때문에제도적으로도미흡한면이있다. 재활용에있어서도폐전기 전자제품의발생량중재활용은 35.8% 수준이나, 비철금속및희유금속회수 재활용은 15% 내외로매우저조하다. 특히, 희유금속관련기술은선진국대비 20% 내외로전반적으로낙후되어있다. 따라서희유금속의자원순환활성화를위해서는정부의기술개발지원을통한재활용기술력증진이이루어져야하며, 또한이를효율적으로추진하기위한정부차원의지원체제정비가무엇보다도중요하다. 국외의사례로는폐금속자원에있어서선진국인중국, 일본등의자원순환동향을분석하였다. 비철금속다소비국이지만자원빈국인일본은세계최고소재화기술력을바탕으로폐금속자원재활용및대체재개발에국가역량을집중하고있어, 금속자원정책을위한주요대상광종으로희유금속으로선정하고, 희소금속안정적공급대책 ( 07.6) 및 희소금속확보전략 ( 09.7) 을수립하여자원고갈및수급불안에선제적대응을하고있다. 또한세계최대희소금속부국인중국은풍부한자원이있음에도희토류의수출금지및제한 ( 09~ 15 년희토류산업발전정책개정 ( 안 ), 09.8) 등을통해주요경쟁국의첨단산업발전속도까지도통제하려는움직임을보이고있으며해외자원개발등의적극적인자원관리와재활용산업의발전을통해자원부국으로서의경쟁력을높여가고있다. 제4장에서는중점연구대상희유금속을선정하고각금속의물질흐름도를분석하였고, 폐희유금속의회수후환경성에대해살펴보았다. 자원순환활성화를위한기술적 제도
적지원방안을도출하기위해, 희유금속전체인 35종 56원소를연구대상으로하기는시간및비용의제약이따르므로우선본연구에서결과를도출하기위한중점연구대상금속의선정이매우중요하다. 이를위해서희유금속을대상으로각연구기관에서수행한선행연구와국가정책및계획및재활용산업현황을분석하여실제적으로재활용업체들이다루고있는희유금속을선별한후, 전문가자문을통해중점적인연구대상희유금속 5개를선정하였다. 이러한과정을거쳐선정된 5개원소는인듐, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 망간으로, 수요및공급, 수입동향등을살펴보고물질흐름도를분석하여각희유금속이원료에서부터최종제품을거쳐재활용되기까지의과정을살펴봄으로써각대상금속의재활용을저해하는문제점을파악하여재활용활성화를강화할수있는방안을마련하였다. 또한폐금속자원을재활용하기위해희유금속을회수하는과정에서발생하는환경적인위해성및영향등을살펴보았다. 마지막으로제5장에서는폐희유금속의재활용문제점을살펴보고개선방안을제안하였다. 폐희유금속을재활용하기위해서는일정수준이상의기술력과생산능력이필요하므로, 이를갖춘업체들을대상으로중소기업과대기업중각각몇곳을선정하고직접방문하여현장을살펴보고그들의의견을바탕으로폐금속재활용에있어서의현실적인문제점도살펴보았다. 선별 분류를위한전처리기술및시스템의부족, 개인정보유출우려와폐기물발생처에서의폐제품에대한높은가격책정, 매년시행되는입찰제와재활용업체간과도경쟁으로인한입찰가격의상승등에의한물량확보의어려움, 대기업중심으로편재된산업구조, 그리고폐기물관리법과통계청업종코드부조화등폐자원에대한국내제도의미비등이실질적인문제점으로분석되었다. 이러한문제점을바탕으로재활용업체들의재활용을활성화시킬수있는지원방안에초점을맞추어개선방안을모색하였다. 적절한선별 분류시스템개발, 전문적인파쇄및분쇄업체의육성과전처리데이터베이스구축및전처리업체에우선구매권부여등전처리를위한지원방안을제안하였으며, 입찰제도의개선, 폐자원의할당관세적용, 폐자원의해외반출에대한법적보완을통한물량확보와법적규제완화를제안하였다. 폐금속자원의재활용업은다른폐기물재활용업과는다르게대기업이진출하고있어대기업과중소기업간의
갈등이심화되고있으나, 한편으로는답보상태에있는재활용기술개발을한단계업그레이드할수있는기회가될수있으므로, 이를해결할수있는방안으로대기업의중소기업지분참여와분업을통한대기업과중소기업의계층 (hierarchy) 구조구축및대기업과중소기업의게층 (hierarchy) 구조를갖는분업화단지의조성등을통해대기업과중소기업간의상생관계의정립필요성을제안했다. 마지막으로제조업으로의법적규제완화, 재활용에대한긍정적의식고취등을통한국내제도의강화를제안하였다. 실질적으로폐금속자원의자원순환이활성화되기위해서는폐금속자원재활용산업의대-중소기업상생을통한글로벌경쟁력강화방안이마련되어야한다. 이러한과업을수행하기위한체계적협력을위한 자원순환산업대-중소기업협의체 구성및운영방안들이이루어질수있는연구가진행되어야한다. 주제어 : 폐희유금속, 물질흐름도, 전처리시스템, 대 - 중소기업상생, 자원순환활성화
차례 제 1 장 서론 1 1. 연구의배경및목적 1 2. 연구의내용및방법 4 제2장 희유금속의중요성 6 1. 희유금속의정의및종류 6 2. 희유금속의사용증가추이 7 3. 희유금속의국제동향 10 제3장 국내 외폐금속자원산업동향 13 1. 국내 13 가. 폐금속자원산업 13 나. 폐희유금속재활용업황 13 다. 폐희유금속재활용기술동향및수준 14 2. 국외 20 가. 폐희유금속현황 20 나. 폐금속자원재활용관련법및제도 22 다. 희유금속관련정책 25 라. 폐금속자원재활용업체동향 40 마. 폐희유금속재활용기술동향 43 제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 48 1. 대상희유금속선정방법 48 가. 선행연구의분석에따른대상희유금속선정 48
나. 정부정책의분석에따른대상희유금속선정 61 다. 재활용산업의분석에따른대상희유금속선정 65 2. 연구대상희유금속선정 70 3. 연구대상희유금속의물질흐름분석 71 가. 대상희유금속의특성 71 나. 연구대상금속의물질흐름분석 73 4. 폐희유금속회수후환경성 81 가. 폐희유금속으로부터재활용공정 81 나. 잔사에함유될수있는유해금속성분의성질 82 다. 환경적 건강적고려사항 85 제5장 폐희유금속재활용문제점및개선방안 88 1. 폐희유금속재활용업체현황 88 가. 방문업체선정기준 94 나. 대상업체방문 95 2. 폐희유금속재활용문제점 99 가. 선별 분류를위한전처리기술및시스템의부족 99 나. 물량확보의어려움 100 다. 대기업중심으로편재된산업구조 101 라. 재활용에대한국내제도의미비 101 3. 폐희유금속재활용활성화를위한개선방안 102 가. 전처리를위한지원방안 102 나. 물량확보를위한제도개선및법적규제완화 107 다. 대기업과중소기업간의상생관계정립필요 110 라. 국내재활용제도의강화 114
제 6 장 결론 116 참고문헌 119 부록 : 할당관세제도적용품목 121 Abstract 147
표차례 < 표 1-1> 희유금속의지역적편재성 1 < 표 1-2> 1차제련과리사이클링의에너지소요량비교 4 < 표 2-1> 희유금속의종류 6 < 표 2-2> 희유금속의산업분야별수요분류 7 < 표 2-3> 전기 전자산업제품의희유금속사용현황 8 < 표 2-4> 첨단산업주요희유금속수요증가 ( 02~ 07년) 9 < 표 2-5> 주요희유금속수입액 ( 03 08, 백만불 ) 9 < 표 2-6> 주요희유금속의매장국과용도 11 < 표 2-7> 주요희유금속평균가격변동 12 < 표 3-1> 금속종류및분야별선진국대비기술수준 17 < 표 3-2> 희유금속기술분야별국내 외기술수준비교 18 < 표 3-3> 일본과한국의희유금속자원연구및기술력수준비교 19 < 표 3-4> 일본의희유금속소비현황 20 < 표 3-5> 중국에대한수입의존도가높은금속원료 (2007) 21 < 표 3-6> 중국의순환경제촉진법체계및주요내용 24 < 표 3-7> 일본의희유금속정책변화과정 26 < 표 3-8> 일본의희유금속비축제도 28 < 표 3-9> 일본의비축제도개요와향후안정공급방안 28 < 표 3-10> 중국수출증치세환부율의인하및철폐현황 37 < 표 3-11> 중국의희유금속무기화단계 39 < 표 4-1> 인자별 1~15위까지의금속순위및가산점 49 < 표 4-2> 정량적점수결과 50
< 표 4-3> 정성적점수결과 51 < 표 4-4> 전략재활용금속중요도우선순위선정 52 < 표 4-5> 전략재활용희유금속 52 < 표 4-6> 후보광종 54 < 표 4-7> 리스크평가의평가툴 54 < 표 4-8> 해당금속의가격리스크, 공급리스크, 수요리스크평가 57 < 표 4-9> 물질흐름분석대상희유금속 58 < 표 4-10> 희유금속의수급불안변수 59 < 표 4-11> 우선순위군희유금속의특성 59 < 표 4-12> 핵심희유금속선정요소 60 < 표 4-13> 5대핵심희유금속선정 61 < 표 4-14> 전략재활용금속분류 ( 안 ) 61 < 표 4-15> 희유금속비축확대계획 62 < 표 4-16> 10대전략희유금속 63 < 표 4-17> 국내희유금속산업구조 63 < 표 4-18> 조달청비축대상희유금속 64 < 표 4-19> 주요전자제품유가금속함량현황 65 < 표 4-20> 휴대폰에다량함유된물질 65 < 표 4-21> 폐컴퓨터금속함유량 66 < 표 4-22> 데스크탑컴퓨터의구성물질 66 < 표 4-23> 디스플레이제품에함유되어있는희유금속함량 67 < 표 4-24> 소형전자기기금속함유량 68 < 표 4-25> 일본의폐금속자원재활용현황 69 < 표 4-26> 연구대상희유금속의생산량및비축현황 71 < 표 4-27> 연구대상희유금속의생산량및순환율 (2006년) 72 < 표 4-28> 대상금속원소별현황, 핵심문제점및발전전략 73
< 표 4-29> 국가별희유금속자원순환율비교 73 < 표 4-30> 니켈의수요 75 < 표 4-31> 니켈국내수입동향 76 < 표 4-32> 코발트의수요 77 < 표 4-33> 몰리브덴수요 79 < 표 4-34> 망간의수요 80 < 표 5-1> 국내폐금속재활용업현황 89 < 표 5-2> 국내대표적폐금속재활용사업자현황 91 < 표 5-3> 국내희유금속제조업체현황 91 < 표 5-4> 혼합소형전기 전자폐제품내금속성분함량 103 < 부록표 1> 2011 년 12월 31일까지관세율을인하하여적용하는물품 ( 관세법제71조에따른할당관세의적용에관한규정 [ 별표 2]) 121
그림차례 < 그림 2-1> 전기 전자산업제품과희유금속과의관계 8 < 그림 2-2> 희유금속의매장량 ( 국별, 광종별 ) 10 < 그림 3-1> 일본의자원순환사회형성법체계 23 < 그림 3-2> 중국의순환자원경제제도 24 < 그림 3-3> 금속광물자원안정수급관련조직도와관련정책 29 < 그림 3-4> JOGMEC 사업 31 < 그림 3-5> 일본의희유금속회수를위한최근동향 32 < 그림 3-6> 중간단계의기존희유금속회수시나리오 33 < 그림 3-7> 중간단계의희유금속중점회수시나리오 34 < 그림 3-8> 금속회수단계의기존희유금속회수시나리오 35 < 그림 3-9> 금속회수단계의희유금속중점회수시나리오 36 < 그림 3-10> 희토류산업발전정책개정안요지 38 < 그림 3-11> 중국의재자원화발전목표및기본원칙 40 < 그림 3-12> 도와홀딩스의 5개사업시스템 42 < 그림 3-13> 광학선별의원리 44 < 그림 3-14> 일본의 LCD 재자원화기술 46 < 그림 4-1> 연구대상희유금속 70 < 그림 4-2> 인듐의물질흐름도 (2006, 일본 ) 74 < 그림 4-3> 니켈의물질흐름도 75 < 그림 4-4> 코발트의물질흐름도 (2007, 우리나라 ) 78 < 그림 4-5> 몰리브덴의물질흐름도 (2007, 우리나라 ) 79 < 그림 4-6> 망간의물질흐름도 (2004 한국 ) 81 < 그림 4-7> 사용한소형가전에서금속회수를목적으로한중간처리과정과노출경로 82
< 그림 5-1> 폐솔더재처리 ( 주석함유폐금속의재처리공정 ) 96 < 그림 5-2> 코발트농축액으로부터회수한코발트금속및화합물 96 < 그림 5-3> 폐금속자원의적정처리 - ECOAS system, Allbaro 시스템구성 103 < 그림 5-4> (a) Shredder 와 (b) Shredding 에의해파쇄된폐가전제품 scrap 105 < 그림 5-5> PCB 부품탈리기선행기술 ( 국내특허 ) 105 < 그림 5-6> (a) Hammer Mill과 (b) Hammer Mill에의해분쇄된 PCB 106 < 그림 5-7> 비중선별기 (a) Cyclone, (b) Air Table 106 < 그림 5-8> 지역보유산업과혁신클러스터를연계한단지조성 113
제 1 장 서론 1 제 1 장 서론 1. 연구의배경및목적희유금속은국가전략금속으로서경제성장을위해서는반드시확보하여야하는주요자원이나, 중국등상위 5개국의매장량이전세계매장량의 80% 를상회하는등특정국가에편중되어있다 ( 표 1-1). 더구나희유금속의생산국, 특히중국, 러시아, 우크라이나등은광물자원및스크랩의수출입을통제하며, 중국은더심하여희유금속에수출부가세를적용하고일부희유금속은외국인투자도금지하는등공급통제정책으로희유금속의국외유출을막고있어이를확보하기위하여각국가간에치열한경쟁을하고있다. 또한희유금속가격의급격한상승으로공급의불안정성이높으며국내비축제고도낮다. < 표 1-1> 희유금속의지역적편재성 자원명 주요생산국 (3 개국 ) 의생산비중 주요생산국 니오븀 (Nb) 98.7 브라질 > 태나다 > 호주 텅스텐 (W) 97.6 중국 > 러시아 > 오스트리아 백금 (Pt) 95.0 남아프리카 > 러시아 > 캐나다 팔라듐 (Pd) 88.3 남아프리카 > 러시아 > 미국 주석 (Zn) 82.9 중국 > 인도네시아 > 페루 크롬 (Cr) 78.3 남아프리카 > 카자흐스탄 > 인도 자료 : 이재천외 (2009). 자원빈국인우리나라에서는안정적인자원확보를위해폐금속자원으로부터희유금속을재활용을통하여회수함으로써자원화하는것은매우중요한일이다. 그러나폐금속자원희유금속은폐기된제품의회수가어려워일정량을확보하기어렵고목적금속이소량으로함유되어있는경우가많아재활용은기술적으로어렵거나경제성이떨어져
2 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 활성화가안되고있다. 현재희유금속이포함되어있는디스플레이의경우폐기물로처리되어대부분소각되거나매립되고있으며, LCD TV의경우희유금속의총량은 1.57% 이고, LCD 기타제품에 1.59%, LCD 패널에 5.3% 함유되어있으나회수를하지못하고있는실정이다. 국내폐금속자원재활용기술수준은선진국의약 50% 정도이며, 폐희유금속회수기술력은선진국의 20% 내외수준이며, 국내기술방식은습식제련으로순도 4단위 (99.99%) 수준의회수기술만보유하고있어 1차가공품 ( 저품위 ) 을일본등으로수출한후다시고품위의공업원료로재수입하고있는실정이다. 더구나국내시장의영세성ᐧ기술부족ᐧ법적미비등의문제로희유금속을포함하는폐금속자원이그대로방치되거나국내자원이국외로유출되고있다. 즉폐희유금속이그대로방치되거나몰리브덴, 바나듐등일부폐기물의경우일본등으로수출되고있으며, 초경합금 (Cemented Carbide) 의경우희유금속원소인텅스텐과코발트의복합소재로신성장동력산업제품의핵심기반임에도공정스크랩및사용후폐기제품대부분이국외로유출되고있는실정이다. 또한 2010년기준희유금속재활용업은 20개업체에불과하며, 2007 년기준국내희유금속관련업체의 78% 가 100인이하의중소기업이며업체의 67% 가 500억이하의매출규모를갖고있어영세한업체가대부분인실정이다. 이에따라 폐기물관리법 및 금속광물자원에관한법률 에대한개정의필요성이제기되고있다. 자원이부족한우리나라의여건을고려할때이를재활용하지않은경우사회적낭비로연결될뿐만아니라환경오염을막기위한처리비용도많아경제적부담이되고있다. 즉희유금속의경우자원이부족하여수입의존도가높은바, 2007년의경우 94억불의무역역조가발생하였고 2010 년부터는 100억불이상, 2020 년까지는총 1,000 억불의무역역조가발생할것으로예상된다. 그러나폐금속자원보유량의경제적가치는 46조 4,000억원으로추산되고있으며, 매년 4조 300억원의폐금속자원이발생함에따라폐금속자원의자원순환활성화를통한재활용산업으로의육성을이룩할수있으며, 이를통해일자리창출을증가시켜고용효과를얻을수있다. 즉재활용기술수준향상및희유금속산업의발전으로철강, 전기ᐧ전자, 에너지 환경, 우주ᐧ항공전자, 정보ᐧ통신
제 1 장 서론 3 등첨단산업의성장을통한고용창출효과를일으킬수있으며, 정부는 도시광산활성화정책패키지 를마련하여희유금속확보를위해적극지원하여 1조원규모의신규투자와 1만 5,000명수준의고용창출효과를기대하고있다 ( 관계부처합동, 2009a). 그러나희유금속의소비가늘어감에따라폐기물발생량도증가하고있어이를방치할경우중금속의오염을증가시킬수있으며, 폐금속자원및각종중금속과온실가스로인한피해는연 3,300 억원으로추정된다. 인체에독성을갖는중금속은그대로자연계에방출될경우환경오염을유발시키며중금속은자연정화로걸러지지않아인체에악영향을줄수있고, 중금속이함유된폐수등을불법으로바다로흘려보내는사례및중금속으로오염된토양이급증하여막대한처리비용초래할수있다. 폐금속자원희유금속의자원순환은저탄소녹색성장을구현하기위한중요한분야의하나로, 폐금속재활용률향상을통한환경오염및자원문제개선은첨단산업선진국가도약을위한필수조건이다. 금속스크랩해외수출량을내수로전환하거나희유금속재활용률을 20% 높일경우연간 24억 2,000만달러의무역수지개선효과가있으며, 폐금속재활용시천연광물자원대비에너지절감률이 50~97% 에달한다. 즉천연금속을재활용금속으로대체함으로써첨단산업의핵심소재이며수요가증가하고있는희유금속의안정적인확보, 무역역조개선, 에너지절약 ( 원광에서생산되는금속보다 60 95% 이상에너지절감 ( 알루미늄 95%, 구리 85%, 철강 74%, 아연 63%, 납 60%)) 및 CO 2 배출량절감등을통해경제적이득을얻을수있고기후변화에대응하여녹색성장달성에기여할수있다 ( 관계부처합동, 2009a; 기술표준원, 2010; 표 1-2).
4 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 1-2> 1 차제련과리사이클링의에너지소요량비교 금속 동 방법 원료의상태 1 차제련리사이클링 에너지 (GJ/ 톤 ) 원료의상태 에너지 (GJ/ 톤 ) 1% 광석 ( 고품위 ) 91 고품위스크랩 13 0.3% 광석 184 저급스크랩 37 알루미늄 보오크사이트 270 보통스크랩 16.5 아연 5% 광석 61 보통스크랩 24 연 2% 광석 39 보통스크랩 9 자료 : P.F.Chapman and F.Robers(1983). 폐금속자원희유금속의발생및수거 / 처리및회수하는국내외기술을종합적으로검토하고이와관련된각국의정책동향을분석하며희유금속중중요하다고판단되는중점연구대상금속을선정하여물질흐름및환경에미치는영향등을분석하고자한다. 이를바탕으로국내희유금속의재활용업체현황을파악하여희유금속의재활용을통한자원화를저해하는문제점을파악하고이를해결할수있는방안을마련하고자한다. 2. 연구의내용및방법본연구는희유금속의중요성, 국내 외폐금속자원의산업동향, 연구대상희유금속의선정및물질흐름분석, 희유금속재활용시환경적영향, 폐희유금속재활용의문제점및개선방안을주요내용으로다루고있다. 2장과 3장에서는국내 외문헌이나선행연구를분석하여희유금속의중요성및국내 외폐금속자원의산업동향에대해살펴보았다. 앞의내용을바탕으로 4장에서는희유금속에대한각연구기관에서수행한선행연구와국가정책및계획그리고재활용산업현황을분석하고실제적으로재활용업체들이다루고있는희유금속을선별한후, 전문가자문을통해 35종 56원소로부터중점연구대상희유금속 5개를선정하였다. 선정된각희유금속의수요및공급, 수입동향등을살펴보고물질흐름도를분석하였으
제 1 장 서론 5 며, 폐금속자원을재활용하기위해희유금속을회수하는과정에서발생하는환경적인위해성및영향등을살펴보았다. 마지막으로 5장에서는폐희유금속을재활용하기위해서는일정수준이상의기술력과생산능력이필요하므로, 이를갖춘업체들을대상으로중소기업과대기업중각각몇곳을선정하고직접방문하여현장을살펴보고업체들의현황및실질적인문제점을파악하였다. 또한이를바탕으로문제점을해결하여자원순환활성화를위한방안을모색하였다. 폐희유금속의재활용을활성화하기위한여러방안들이제시될수있으나본연구에서는재활용업체들의재활용을활성화시킬수있는기술적 제도적지원방안에초점을맞추었다.
6 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 제 2 장 희유금속의중요성 1. 희유금속의정의및종류희유금속이란사전적으로는천연의존재량자체가적은금속이나수량은많지만농축된고품위의광석이적은금속, 수량은많지만순수한금속으로서추출하기힘든금속등세가지중에서어느한가지에해당되는금속을일컫는다. 1) 즉, 지각내에존재량이적거나추출이어려운금속자원중현재산업적수요가있고향후녹색산업및첨단산업성장에따라급격한수요증가가예상되며극소수국가에매장및생산이편재되어있어, 특정국이대량수입해국내관련산업으로의안정적공급에위험성이있는금속원소이다. 또한 IT( 정보기술 ), BT( 바이오기술 ), GT( 녹색기술 ) 등산업전반의핵심소재로그자체로쓰이기도하지만소량씩첨가되어소재의다양한기능을결정하는요소물질로서의역할을수행하고있다 ( 김경민, 신가은, 2009). 희유금속은지역별 ( 국가별 ), 시대별분류기준이상이하며현재우리나라에서는 < 표 2-1> 에서보는바와같이 35종 56개원소로정의하고있다 ( 관계부처합동. 2009a). < 표 2-1> 희유금속의종류 종류 (35종) 원소 (56개) 알칼리 / 알칼리토금속 (6종) Li( 리튬 ), Mg( 마그네슘 ), Cs( 세슘 ), Be( 베릴륨 ), Sr( 스트론튬 ), Ba( 바륨 ) 반금속원소 (9종) Ge( 게르마늄 ), P( 인 ), As( 비소 ), Sb( 안티몬 ), Bi( 비스무스 ), Se( 셀레늄 ), Te( 텔루늄 ), Sn( 주석 ), Si( 실리콘 ) 철족원소 (2종) Co( 코발트 ), Ni( 니켈 ) 보론그룹원소 (5종) B( 붕소 ), Ga( 갈륨 ), In( 인듐 ), Tl( 탈륨 ), Cd( 카드뮴 ) 고융점금속 (11종) Ti( 티타늄 ), Zr( 지르코늄 ), Hf( 하프늄 ), V( 바나듐 ), Nb( 니오븀 ), Ta( 탄탈륨 ), Cr( 크롬 ), Mo( 몰리브덴 ), W( 텅스텐 ), Mn( 망간 ), Re( 레늄 ) 희토류금속 (1종) REE ( 희토류원소 ) : 17개 백금족원소 (1종) 배금족원소 (6개): Ru( 루테늄 ), Rh( 로듐 ), Os( 오스뮴 ), Pd( 팔라듐 ), Ir( 이리듐 ), Pt( 백금 ) 자료 : 김경민, 신가은 (2009). 1) 위키백과 (ko.wikipedia.org).
제 2 장 희유금속의중요성 7 2. 희유금속의사용증가추이희유금속은첨단산업및녹색산업의경쟁력을좌우하는필수불가결한금속으로자동차, 반도체, 통신기기등의구조재, 내식성 탄성강화등특수기능과신기능성향상을위한합금, 화합물등다양한분야와형태로사용되기때문에향후산업적수요가점점증가하고있다. 산업별희유금소의수요는다음 < 표 2-2> 와같으며, 철강, 전자, 에너지등산업전반에걸쳐사용되고있다. < 표 2-2> 희유금속의산업분야별수요분류 분류 구조재 기능재 산업 철강 비철 전자 화학에너지 기타 수요분야사용금속기능 자동차, 특수강 Nb, V, Mo, W, Zr, Li -소재강도, 내식성, 탄성, 내마모성향상항공산업, 원자력, Mo, Ti, Be, Zr, Hf, Li, V, Nd, Ta -소량, 첨가제형태사용내열합금 반도체, 디스플레이자석, 광전자 Ga, Ge, As, Sr, In, Li, REE, Ta 안료촉매 Se, Ti, REE, Ge, Mo 전지, 초전도 Li, Ga, Ge, REE, Ti, V 무기재료, 공구 Ta, Zr, Se, REE, Mo, Ti, V, W, Te - 고기능성발현 - 자성 도전 반도체 고융점재료 내마모 생체 박막재료, 핵연료봉피복재, 특수기능합금등 자료 : 관계부처합동 (2009a). 특히전기 전자산업제품에희유금속이많이사용되고있으며 ( 표 2-3) 전기 전자산업 제품과희유금속과의관계를나타낸것이 < 그림 2-1> 이다. TV, 컴퓨터, 휴대전화등 우리생활에유용한대부분의전기 전자제품에는희유금속이포함되어있다.
8 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 2-3> 전기 전자산업제품의희유금속사용현황 분야 제품 희유금속 디스플레이, 태양전지등 투명전극 In( 인듐 ) 디스플레이 형광체 (CCFL, PDP 등 ) Y( 이트륨 ), Eu( 유러퓸 ), Tb( 테르븀 ) 전자기기 콘덴서 ( 경박단소형 ) Ta( 탄탈륨 ) 휴대통신기기등 전지 (2차전지등 ) Li( 리튬 ) 인쇄회로기판 (PCB) 등 무연솔더 Bi( 비스무스 ) 반도체 열전변환소자 Bi, Te( 텔레늄 ), Sb( 안티몬 ), Ga( 갈륨 ) 등 자료 : 관계부처합동 (2009b). TV 컴퓨터 휴대전화 의료용기 (MRI 등 ) 로보트 Linear motor 자동차 ( 전기 hybrid) 고기능소재 제품의소형. 경량화. 액정 인듐 (In) 전자부품 (IC, 반도체, 콘넥터, 리드프레임, 접점등 ) 투명전극 (ITO) Ga, Ta, Ni, Ti, Zr, Nb, Pt 등 희토류자석 (Nd. Fe. B) 희토류금속 (REE) (Nd, Dy 등 ) 소형 2 차전지 ( 리튬이온전지니켈수소전지 ) 리튬 (Li) 코발트 (Co) Ni, REE 등 기본기능 이용형태 기본기능 이용형태 기능성소재 특수기능 초고순도금속 합금, 분말 화합물 금속유기화합물 고성능 경량화 순금속 합금 화합물 자료 : 관계부처합동 (2009b). < 그림 2-1> 전기 전자산업제품과희유금속과의관계 2002 년대비 2007 년주요희유금속의수요증가는 < 표 2-4> 와같으며바나듐과몰리 브덴은연평균 80% 이상의증가를보이고있고그외의희유금속도증가하고있으며, 첨단산업의성장에따라앞으로도희유금속의수요는계속증가할것이다.
제 2 장 희유금속의중요성 9 < 표 2-4> 첨단산업주요희유금속수요증가 ( 02~ 07년) 구분 바나듐 몰리브덴 코발트 니켈 실리콘 리튬 연평균증가 89.0% 81.0% 45.2% 28.1% 23.5% 21.5% 주요수요분야 특수금속 반도체 리튬전지 특수강 반도체 리튬전지 자료 : 환경부 (2010). 이처럼우리나라는세계적인금속소비국이지만광물자원이빈약하여 2008년기준으로희유금속정광및소재 ( 화합물, 금속 ) 를약 130억달러규모로수입하고있고니켈과몰리브덴등일부품목을제외한국내수요의 95% 이상을수입하여사용함으로써무역역조가심화되고자원종속화요인이상존한다. 또한, 금속수요증가로인한국제금속가격급등및수급불안이크다. 최근 5년간 ( 02년대비 07년) 구리 357%, 인듐 350%, 몰리브덴 800%, 셀레늄은 937% 상승하였고, 정부에서정한 10대희유금속의전체수입액은 2006 년 2,590 백만달러에서 2008 년 4,487 백만달러로급증하는추세이다 ( 관계부처합동, 2009a; 기술표준원, 2010). 첨단산업및녹색산업에사용되는갈륨, 리튬, 코발트등은전량수입에의존하는희유금속으로최근빠른증가추세를나타내고있으며, < 표 2-5> 는주요희유금속수입액의변화를나타낸것이다. 갈륨의경우는 2003년에비해 2008년에 18배, 리튬은 7.4배, 코발트는 5.3배, 인듐은 20배로수입가격이상승한것을알수있다. < 표 2-5> 주요희유금속수입액 ( 03 08, 백만불 ) 구분 갈륨 (LED) 리튬 ( 이차전지 ) 코발트 ( 이차전지 ) 인듐 (LCD) 수입액 1 18(18배 ) 5 37(7.4배 ) 109 574(5.3배 ) 4 80(20배 ) 자료 : 지식경제부 (2009). 따라서우리나라경제의중추적분야로성장하는산업에필수적인희유금속의비축을 위해최종제품으로부터의재활용촉진을위한정책, 국제적인희유금속광산개발, 재활 용에의한기초소재자급능력확충등적극적으로희유금속의안정적인공급에대한
10 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 정책적대책이필요한시점이다. 3. 희유금속의국제동향 < 그림 2-2> 는희유금속의나라별매장량을나타낸것으로상위 5개국 ( 중국, 캐나다, 구소련, 호주, 미국 ) 의매장량이전세계매장량의 80% 를상회하는것을볼수있다. 또한주요희유금속의매장국과용도를나타내고있는 < 표 2-6> 에서도알수있듯이, 희유금속은소수국가에매장및생산이편재되어있고희소성으로인해조기고갈의위험이존재한다. 자료 : 이재천외 (2009). < 그림 2-2> 희유금속의매장량 ( 국별, 광종별 )
제 2 장 희유금속의중요성 11 < 표 2-6> 주요희유금속의매장국과용도 희유금속 주요매장국 주요사용처 니오븀 브라질, 캐나다 초전도체, 내열재 비스무스 중국, 페루, 멕시코 무기화학촉매, 의약품제조 바나듐 중국, 러시아, 남아공 특수강, 초전도 코발트 민주콩고, 호주, 쿠바 특수강, 이차전지 게르마늄 중국, 러시아, 미국 반도체, 태양전지 인듐 중국, 일본, 한국 디스플레이, 반도체 망간 우크라이나, 남아공, 호주 특수강, 이차전지 몰리브덴 중국, 미국, 칠레 특수강, 내열합금 리튬 중국, 칠레, 브라질, 호주 알루미늄업, 이차전지 희토류 중국, 미국, 인도 반도체, 이차전지, 영구자석, 광학유리, 촉매제등 크롬 남아공, 인도, 카자흐스탄 의료기기, 디스플레이 텅스텐 미국, 캐나다 합금제조, 필라멘트 마그네슘 중국, 터키 항공, 자동차, 컴퓨터 티타늄 미국, 중국, 독일 자동차, 컴퓨터 자료 : 김화년외 (2010) 의자료를바탕으로재작성. 이와더불어, 최근첨단산업의성장에따라수요가증가하고자원부국의수출세인상, 자원개발참가규제등수출억제책확대를통한자원의유출방지등보유국의자원보호정책강화와무기화경향으로공급불안정성이확대하여가격이급등하고있다 ( 이재천외, 2009; 표 2-7).
12 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 2-7> 주요희유금속평균가격변동 원소 03년가격 08년가격 가격변동폭 (%) 로듐 17,048,942 233,415,026 1,369 텔루늄 48,501 473,987 977 루테늄 1,139,104 10,931,282 960 바나듐 4,872 32,518 667 몰리브덴 11,750 73,300 624 셀레늄 12,522 72,751 581 망간 2 13 538 카드뮴 1,301 6,856 527 이리듐 2,990,670 14,467,874 484 비스무스 6,327 26,742 423 게르마늄 380,000 1,600,000 421 크롬 835 3,500 419 인 27 113 418 주석 4,894 20,370 416 인듐 170,000 685,000 403 코발트 23,369 89,065 381 탈륨 1,300,000 4,900,000 377 텅스텐 45 162 367 마그네슘 2,513 7,716 307 안티몬 2,381 6,261 263 자료 : U.S. Geological Survey: Mineral commodity summaries(2008). 이처럼불안정한공급과가격의상승으로인해각국의희유금속확보경쟁도치열해지고있다. 세계최대희소금속부국인중국은수출제한 ( 희토류의수출금지및제한 ( 09~ 15년희토류산업발전정책개정 ( 안 ), 09.8)) 등을통해주요경쟁국의첨단산업발전속도까지도통제하려는움직임을보이고있으며, 희소금속빈국인일본은세계최고소재화기술력을바탕으로폐금속자원재활용및대체재개발에국가역량을집중하고있다 ( 지식경제부, 2009).
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 13 제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 1. 국내가. 폐금속자원산업폐금속자원업은폐금속자원재활용의전과정에관련된폐제품의수거, 해체, 분리, 파쇄, 용융 정련, 금속의고순도화가공등과관련된사업을말한다. 국내의폐금속자원관련기업들은광석의제련사업부터기술을통한재활용사업까지확대해서운영하는대규모기업과대부분은소규모로수작업을통해폐제품을분리하는중소기업이나영세기업으로나누어진다. 폐금속자원재활용은일반적으로수집업체의수집및운반 가공처리 (1차또는 2차 ) 정 / 제련 유통의구조를가지고있다. 소상, 중상, 대상으로구분되는쓰레기민간수집상및수집업체가폐제품을수거하고그무게나양에따라업체에판매하거나외국으로수출한다. 수거업체를통해구입한폐제품에대해가공처리업체에서는파쇄, 분쇄, 분류등의공정을거쳐정 / 제련을하는대기업에중간제품을팔거나외국으로수출한다. 이폐제품은정 / 제련의과정을거쳐다시소재등으로생산되어유통시장으로들어온다. 나. 폐희유금속재활용업황폐기물을활용한자원에대해아직까지는정부의지원이나인식이미흡하기때문에자원사용절감, 자원의순환적이용을위한관리정책은취약한편이다. 순환자원을관리하려면일단자원에대한현황이파악되어야하는데특히희유금속의경우에는물량이매우적고경제성이낮기때문에이에대한수급통계가미흡하고참여기업도거의없어폐제품의대부분이해외로유출되는실정으로자원순환통계는 EPR 제도에의한경우에만통계처리되고있다 ( 이재천외, 2009). 또한중과세를회피하기위해음성적으로거래가많이이루어지고있기때문에순환자원흐름통계파악이역시어려운실정이다.
14 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 따라서이들순환자원의과정에대한정보가부족하고가격중심의정보로인해업체간의정보공유도이루어지지않고있다. 재활용과관련된법률로는 자원의절약과재활용촉진에관한법률 ( 92) 과 전기 전자제품및자동차의자원순환에관한법률 이있으며자원재활용에대해법률상추진되기시작하였지만재활용자원에대한정확한통계가부족하기때문에제도적으로도역시미흡한면이있다. 다. 폐희유금속재활용기술동향및수준폐전기 전자제품의발생량중재활용은 35.8% 수준이나, 비철금속및희유금속회수 재활용은 15% 정도로매우저조하다. 중고 PC등소형전자제품의약 30~50% 가일본, 스웨덴, 중국등에유출되는등중고품, 폐부품등의해외유출로재활용업체에는공급부족의문제가발생하고있다 ( 관계부처합동, 2009a), 특히폐제품에포함된희유금속에대한순환기술및산업인프라가매우부족하여그대로방치되거나몰리브덴, 바나듐등일부폐금속의경우일본등으로수출되며텅스텐과코발트의복합소재인초경합금의경우신성장동력산업제품의핵심기반임에도공정스크랩및사용후폐제품대부분이국외로유출되고있는실정이다 ( 최한신외. 2010). 재활용률이저조한원인은수거율부족과적절한선별 분류시스템의부재에있다. 즉, 적절한선별작업을행하지않은상태에서특정한금속의회수를목적으로하는공정에투입됨으로써목적금속이외의금속은버려지는결과를초래하기때문이다. 희유금속관련산업은희유금속광물로부터가스반응공정, 습식제련, 분리정제등으로고순도중간생성물을만들고이를통해희유금속및화합물을제조하는기술집약적산업으로다양한기술이필요하다 ( 한국비철금속협회. 2008). 다종의유가금속을포함하고있는폐금속자원으로부터개별금속을분석하고선별하기위해서현장에서빠른시간내에결과를얻을수있는 X-ray 분석법등이사용되고있으며정량분석을위해화학적습식전처리, 건식전처리등이행해지고있다. 현재우리나라에는 6개지역에대형가전폐제품처리를위한자동선별시스템이설치되어대형가전을처리하고있는데, 주로해체
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 15 기, 파쇄기, 자력선별기, 와전류선별기의조합으로구성되어있다. 선별대상금속은철, 구리, 알루미늄에한정되어희유금속의회수는이루어지지않고있다. 여기에서발생되는잔사에서도희유금속을회수할수있는방안이필요하다. 다종의희유금속이함유되어있는개인용컴퓨터와같은소형전기 전자폐제품은인력에의한해체작업에의해 PCB, 전원부, 냉각기, 전선류, HDD, 배터리, 기타금속류, 플라스틱등으로분류되어파쇄후금, 은, 구리, 알루미늄, 철의회수공정으로보내어지고있다. 그러나이러한인력해체후단순파쇄공정은금속재활용률의저하를가져올뿐만아니라인건비로인한경제성하락으로우리나라에서발생하는폐소형가전의 30-50% 가해외로유출되는원인이되고있다. 수집된폐 PC, 폐휴대폰등과같은폐전자기기들은해체공정에서재질또는구성부품별로해체된다. 국내에서 PCB 분리등후처리공정을위한해체작업은대부분수작업으로이루어지고있는상황이며, 컨베이어벨트위에서이루어지는수작업을통해해체를할경우 PC의예를들어 1인이하루에 50대의 PC를해체할수있으며대당약 1300 원의인건비가소요된다. 대부분의재활용업체들이규모가영세하고재활용기술이낙후되어있어인력을동원해해체를하기때문에처리효율이선진국에비해크게떨어진다. 따라서처리효율을높이기위해금속종별분류를위한대규모물리적전처리재활용 System 의운영이필요하다. 국내에서는폐플라스틱선별을위한광학선별연구가교과부, 중소기업청에서지원하여진행되어왔으나폐가전제품의파쇄물을대상으로한연구는미비한상황이다. 현재국내에서 대성환경 이폐플라스틱선별을위해 Titech사로부터광학센서를이용한선별기기를수입해사용하고있으나폐전자제품스크랩선별용으로는운용되고있지않다. PCB 의열분해특성등 PCB 의분해메카니즘에대한연구가드물게이루어지고있고유가금속회수에대한특허도출원되고있는상황 (2011 년현재약 15건내외 ) 이다. 회수공법으로는폐기판을절단하여크기를적절하게한후구리용련로에서귀금속을비롯한유가금속을회수하는공정이개발되어국내외비철금속제련소의상용공정에서채택되어
16 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 사용되고있다. 고려아연의경우 QSL 납용련로에서폐기판을처리하는기술을상용화에성공하여사용하고있으며, 이공법은형태가다양한종류의스크랩을구별없이처리할수있다는장점이있지만, 대기오염, 귀금속의손실, 상당량의슬래그발생, 일반금속의회수율이낮은단점을가지고있다. 또다른공정으로분쇄를통해폐기판의부피를감소시켜단체분리후공기선별을통해금속성분을분리한후금속농축물을고온추출공정및습식추출공정을통해회수하는기술이 2010년현재파일럿시험단계에있다. 한국지질자원연구소에서 1996년발표한경사진동판을이용한 PCB 단체분리기술은경사진동판을사용하는형상분리법으로폐 PCB 로부터구리및땜납의주성분인주석과납을분리회수하는연구가진행되었다. 국내의경우전처리, 광학선별, PCB 내유가금속회수등리사이클링전공정에있어서실험실규모의기술개발을완료하고 pilot plant 규모의기술개발이이제시작단계에있다. 특히전처리과정은대부분수작업을통해서해체 (Dismantling) 가행해지는것이현실이며파쇄기의경우도리사이클링에최적인국산파쇄기의부재로일본, 독일등으로부터수입해오는상황이다. PCB내유가금속회수공정의경우특허가다소출원된상황이지만실제로상용화된기술은많지않은것으로보인다. < 표 3-1> 은귀금속, 비철금속, 희유금속각각에대해기술분야별선진국대비기술수준을나타낸것이다. 스크랩에서귀금속등의회수기술은선진국의 80% 수준에근접하고있으나폐제품에서의회수 재활용기술은 40 50% 수준에불과하다. 특히희유금속의경우고가금속 ( 백금 인듐등 7개 ) 이외금속의실증 상용화 고순도화기술은선진국의 20% 내외수준이다 ( 관계부처합동. 2009a).
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 17 < 표 3-1> 금속종류및분야별선진국대비기술수준 금속종류분야기초기술실증기술상용화기술초고순도기술대체기술 귀금속 ( 금, 은 ) 비철금속 ( 동, 주석등 ) 희유금속 ( 인듐등 ) 스크랩 80~90% 70~80% 70~80% 40~50% 30~40% 폐제품 40~50% 40~50% 40~50% 40~50% 20~30% 스크랩 80~90% 70~80% 70~80% 60~70% 40~50% 폐제품 50% 40~50% 40~50% 30~40% 30~40% 스크랩 50% 50~60% 30~50% 20~30% 30~40% 폐제품 30~40% 30~40% 20~30% 20~30% 20~30% 자료 : 관계부처합동 (2009a). 희유금속의기술을분야별로자세히나누어선진국대비국내의기술수준을살펴보면 < 표 3-2> 와같다. 국내의희유금속제련및정련기술, 고순도 / 소재화기술, 자원순환, 정책연구등에대한기술은선진국대비 50% 내외로많은수준차를보이고있으며, 특히희유금속재활용기술은전반적으로낙후되어있음을알수있다.
18 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 분리 정제 고순도화 기능성소재 자원순환 정책연구 분야 < 표 3-2> 희유금속기술분야별국내 외기술수준비교 건식법에의한희유금속분리정제기술 습식법에의한희유금속분리정제기술 물리정제법에의한고순도화기술 고순도화평가기술 기능성희유금속제조 기능성희유금속화합물제조 희유금속재활용 희유금속수급및정책연구 자료 : 한국산업기술평가원 (2005). 선진국대비기술수준비고 20 40 60 80 100 소재산업의바탕이되며, 선진국에서대부분의기술및생산장악 국내기술기반취약 에너지다소비, 공해문제, 기후협약등에대한기술적돌파구필요 기능성희유금속소재산업및재활용산업의기반기술임 용매추출등주요요소기술에대한연구는일부수행되었음 대상원소확대와정제기술향상필요 해외광물자원의적극활용필요 일부기업에서일부품목에대한사업화를하고있으나전반적으로낙후되어있음 초고순도소재국산화는전무한상태 희유금속의순도와이에관련된특성평가가체계적으로이루어지지않음 초고순도물질제조와병행한평가기술개발추진필요 고순도초미립분말및나노입자제조기술개발필요 나노입자제조를위한기상반응기술은선진국에서도기초연구수준 기능성희유금속합금의제조기술개발 IT, NT 등관련산업의팽창으로기능성화합물에대한수요급증 국내수요의대부분을외국에서의수입에의존 국내외저급자원을이용한고부가가치화기술개발필요 일부기업에서일부품목에대한사업화를하고있으나전반적으로낙후 일부희유금속물질에대하여간헐적으로유통조사실시 미국의경우전희유금속물질에대한단계별유통및정책연구시행 희유금속재활용에있어선진국인일본과한국의희유금속순환연구, 기술및산업기 술력을비교한것이다음 < 표 3-3> 이다. 일본은희유금속자원의순환에있어금속자원
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 19 의제련 정련및소재화기술력을바탕으로연구개발, 기술개발, 산업기술력이뛰어나지 만국내의경우모든부분에서아직까지매우부족한실정이다. < 표 3-3> 일본과한국의희유금속자원연구및기술력수준비교 국가분야현황트랜드비고 일본 한국 연구수준 기술개발수준 산업기술력 연구수준 기술개발수준 산업기술력 세계적으로봐도압도적인경쟁력을가짐. 희유금속의상승이나공급장해의불안으로부터, 희유금속의리사이클에관한연구는활발히행해지고있음. 또. 정부시책의일관인원소전략이나희소자원대체기술개발등의프로젝크에희애, 관련분야의연구가활발하게되고있음. 비철금속관련기업의기술개발수준은타국과비교해서압도적인높은수준에있음. 이전에는, 많은희유금속을제조하고있었지만희유금속의연구에임하는연구자의수가감소하고있음. 인듐의리사이클기술의개발에대해서관심은높은것같지만, 현시점에서연구수준은낮음. 국내하이테크산업을껴안기위해, 희유금속의리사이클기술의개발에대해서관심이높은것같지만현시점에서기술개발에임하는기술자 연구자는적음. 비철금속의관련기업이비철금속제련프로세스나관련기술을이용해레어메탈의리사이클을실시하고있음. 주 : 1) 현황 ( : 매우진행함 : 진행중, : 늦음, : 매우늦음 ) * 일본을기준으로한상대효과가아닌절대평가임. 2) 최근의트렌드 ( : 상승경향, : 현상유지, : 하강경향 ) 자료 : 환경기술국제비교횡단그룹 (2008). 따라서희유금속의자원순환활성화를위한정부의기술개발지원을통한기술력증진 이이루어져야하며개발된기술을통한산업인프라구축이필요하다. 또한이를효율적 으로추진하기위해서는정부차원의체제정비가무엇보다도중요하다.
20 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 2. 국외가. 폐희유금속현황 1) 일본일본은철수입량이중국에이어세계 2위이며, 알루미늄과구리의소비량은중국, 미국에이어세계 3위이다. 금수요량은 350톤 (2005년기준) 으로세계금생산량의 13.5% 정도를소비하고있는등비철금속다소비국이다. 특히, 가전, 자동차등이소형화, 정량화되면서희유금속소비량의증가추세가나타나고있으며 < 표 3-4> 에서보듯이, 인듐소비량은세계총소비의 60% 를차지하고있고코발트는 25%, 백금은 16.6% 로전세계 2위이다 ( 한국생산기술연구원, 2010). 또한 < 표 3-5> 는중국에대한수입의존도가높은금속원료를나타낸것으로페로몰리브덴를제외한거의대부분의금속을 90% 이상중국으로부터수입하고있어중국의수입의존도가매우높음을알수있다. < 표 3-4> 일본의희유금속소비현황 희유금속세계총소비량일본의소비량 총소비량대일본의소비량 ( 순위 ) 일본국내의시장규모 백금 ( 06 년 ) 211 톤 35 톤 16.6%(2 위 ) 2,259 억엔 니켈 ( 07 년 ) 142 만톤 19.6 만톤 14%(2 위 ) 4,322 억엔 텅스텐 ( 06 년 ) 6.7 만톤 0.8 만톤 12%(4 위 ) 167 억엔 코발트 ( 06 년추정치 ) 5.5 만톤 1.4 만톤 25%(1 위 ) 1,474 억엔 몰리브덴 ( 06 년 ) 19.3 만톤 3.1 만톤 16%(3 위 ) 2,248 억엔 망간 ( 01년참고치 ) 바나듐 ( 06년추정치 ) 1,963 만톤 113 만톤 6%(5 위 ) 565 억엔 9.1 만톤 1.0 만톤 11%(4 위 ) 852 억엔 인듐 ( 02 년 ) 351 톤 211 톤 60%(1 위 ) 129 억엔 희토류원소 ( 03 년참고치 ) 8.4 만톤 2 만톤 24%(2 위 ) 890 억엔 자료 : 일본경제산업성자원에너지청광물자원과 (www.meti.go.jp).
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 21 < 표 3-5> 중국에대한수입의존도가높은금속원료 (2007) 품목 중국수입량 ( 톤 ) 총수입량 ( 톤 ) 중국에대한수입의존도 (%) 희토류금속 9,296 9,320 99.7 바나듐산화물 2,520 2,660 94.7 3사화안티몬 7,391 7,700 96.0 텅스텐산염 2,077 2,122 97.9 셀륨화합물 15,954 19,028 83.8 산화이트륨 1,721 1,805 95.3 산화란탄 3,110 3,310 94.0 희토류화합물 5,703 6,261 91.9 페로몰리브덴 1,448 3,234 44.8 페로텅스텐 947 947 100.0 안티몬 ( 괴, 분 ) 6,802 7,483 90.9 자료 : 일본무역통계. 이처럼일본은금속자원의소비량은많지만대부분의금속자원을수입에의존하고있는자원빈국으로서사용후제품이나폐기물속에존재하는폐금속자원을활용함으로써이러한문제들을해결하고자하였다. 즉, 일본은폐금속자원재활용사업을가장성공적으로영위하는국가중의하나로서, 폐금속자원의금축적량은 6,800톤으로세계보유량의 16% 를차지하며, 화폐가치로약 200조원규모이고금, 인듐등의잠재시장규모는수백조원에달한다. 또한, 희유금속의중요성이높아지면서순환형사회형성을통해안정적확보및기술개발을위해관련법률및정책들을시행하고있다. 2) 중국중국은인듐 (73), 텅스텐 (60), 희토류 (31), 티타늄 (27), 리튬 (13) 등 11종의매장량이세계 1위, 희토류 (97), 안티몬 (91), 마그네슘 (87), 텅스텐 (75), 인듐 (58) 등 13종의생산량이세계 1위로세계최대희유금속자원부국이다 2). 그러나정제할수있는기술이부족하여금속광석자체를일본등에많이수출하였다. 2) ( ) 안의값은세계매장량중점유율.
22 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 하지만 91년에 국가광물자원법 에서희토류, 텅스텐, 몰리브덴, 안티몬, 주석을국가보호광종으로지정하고 02년부터단계적으로텅스텐, 안티몬등의수출량을제한하는등자국의희유금속자원을보호하는정책을강화하고있으며특히, 희토류에대해서는 2009~2015년에마련한희토류산업발전정책개정 ( 안 )( 09.8) 에따라수출제한및금지움직임을보이며생산및반출의통제를강화하는등중국정부가희토광산국가계획지구`를설치해희토류를직접통제하겠다는방침으로자원무기화경향을나타내고있다. 또한풍부한자원과적극적인자원관리를기반으로국영기업인우광시투사 ( 광산업체 ) 에 880 억원, 관련희토류가공업체에 4,400 억원을지원하는등자국의희유금속관련신소재산업및첨단산업을육성하고있다 ( 지식경제부, 2009). 나. 폐금속자원재활용관련법및제도 1) 일본일본은 희소금속종합대책특별위원회 를구성 ( 81) 하여희유금속재활용, 비축및국가통계정비등관련정책을지속적으로추진해왔으며 순환형사회형성추진기본법 을제정 ( 00) 하여희유금속재활용및사용량저감을법제화하고있다 ( 지식경제부, 2009). 이를기본법으로 폐기물처리법 과 자원유효이용촉진법및 5개의개별리사이클법 이제정및시행되고있으며폐기물처리법은환경성에서, 자원유효이용촉진법은경제산업성에서주관하고있다. 자원유효이용촉진법 을통해 3R(reuse, reduce, recycle) 을기본정책으로하고있으며 3R 정책을국가차원에서더욱효과적으로추진하기위해특히처리용량이많은개별품목을대상으로용기포장리사이클법, 가전리사이클법, 식품리사이클법, 건설리사이클법, 자동차리사이클법을제정및시행하고있다. 개별법중용기포장리사이클법, 가전리사이클법, 자동차리사이클법은경제산업성에서, 식품리사이클법은농림수산성, 건설자재리사이클법은건설교통성에서주관하고있다. 환경성은순환형사회형성추진기본법의소관부처로모든리사이클법에관여하고있기때문에각개별법의소관부처와환경성이공동으로관련하고있으며이는 < 그림 3-1> 에나타내었다.
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 23 자료 : 이재천외 (2009). < 그림 3-1> 일본의자원순환사회형성법체계 2) 중국중국은경제성장과환경문제의해결을위해 2008 년 8월 29일, 제 11회전국인민대표대회상무위원회제 4차회의에서 순환경제촉진법 을제정하여 2009년 1월 1일부터시행중이며순환자원관련법의체계를나타낸것이 < 그림 3-2> 이다. 이법의목적은순환경제발전의촉진과자원이용의효율성제고, 환경보호및지속가능한발전의실현으로순환경제의발전은기술의실행가능성, 경제적합리성, 자원절약과환경보호측면에서유리하다는전제하에감량화우선의원칙에따라실시되어야한다는것을주요내용으로하고있다 ( 표 3-6). 또한과학기술진보와과학기술혁신을기반으로에너지절약, 및오염물감소, 재활용및녹색자원화기술을생산, 유통등에접목시켜자원순환사회에대비하고있다 ( 이재천외, 2009).
24 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 자료 : 이재천외 (2009). < 그림 3-2> 중국의순환자원경제제도 < 표 3-6> 중국의순환경제촉진법체계및주요내용 목적 주요내용 역할 2008 년 8 월 29 일제 11 회전국인민대표대히상무위원회제 4 차회의에서통과 2009 년 1 월 1 일부터시행 순환경제발전의촉진, 자원이용의효율제고, 환경보호및개선과지속가능한발전실현 순환경제의발전은국가경제및사회발전의중요한전략이며통일적기획, 합리적배치를준수해야하고각지역의구체적인상황에의거하여적절한대책이나방법을모색및실질적인효과중시 순환경제의발전은기술의실행가능성, 경제적합리성, 자원절약과환경보호측면에서유리하다는전제하에감량화우선의원칙에따라실시 감량화 : 생산, 유통및소비등과정에서자원소모및폐기물발생이감소하는것 재이용 : 폐기물을직접제품으로사용하거나수리, 리폼및재생산후에계속하여제품으로사용하거나폐기물의전부또는일부를기타제품의부속품으로사용하는것 자원화 : 폐기물을직접원료로사용하여이용하거나폐기물을재생하여이용하는것 ( 정부 ) 국민경제및사회발전기획과연도계획편성 순환경제를전개하는과학기술의연구, 개발및확대장비및지지 순환경제홍보, 교육, 과학지식의보급및국제합작의전개장려
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 25 역할 장려조치 순환경제발전을위한목표책임제도를구축및기획, 재정, 투자, 정부구매등의조치도입 국민이에너지절약, 용수절약, 재료절약및환경보호에유리한제품과재생제품을사용하는것과폐기물의생산량과배출량을감소하는것을장려및유도 ( 기업 ) 건전한관리제도를구축하고조치를도입 자원소모감소및폐기물생산량과배출량을감소 폐기물의재이용및자원화수준향상 ( 국민 ) 자원절약및환경보호의식을강화하고합리적으로소비하여자원절약 순환경제발전관련전문기금을설립 순환경제의과학기술연구개발, 순환경제기술과제품의시범과보급, 증대 순환경제프로젝트의실시, 순환경제정보서비스의발전등을지원 국무원계정부문과국무원순환경제발전종합관리등관련주관부문이제정 순환경제발전을추진하는산업활동에대하여세수우대부여 자료 : 이재천외 (2009). 중국은국무원산하국가발전개혁위원회, 공업정보화부, 국가환경보호부, 상무부등이중국의자원순환을위한정부조직으로분야별로자원재활용관련기능이분산되어있기때문에통합적정책을시행함에있어서는한계가존재한다. 또한관련회원업체의공동이익을위한기능에중점을두고있어체계적인정책의시행이나관리기능은미약하다 ( 이재천외, 2009). 다. 희유금속관련정책 1) 일본가 ) 희유금속정책변화과정일본은 1973 년중동전쟁의발발로인해희유금속의중요성에대하여인식하기시작하여 1980년에희유금속의일본내희유금속에대한조사를실시하였다 ( 한국비철금속협회. 2008). 독립법인인석유천연가스 금속광물자원기구법에근거하여희유금속관련정책을실시하고있으며정책변화과정을살펴보면 < 표 3-7> 과같다.
26 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 구분 1 년도정책변화 1980 년 12 월 2 1982 년 3 1983 년 4 1986 년 < 표 3-7> 일본의희유금속정책변화과정 경제안전보장특별소위원회의설치 위원회시책검토를위한검토회 - 비철금속광물자원안정공급확보책검토회 -의통상산업성내설치 46광종 ( 희유금속 31종및동, 납, 아연등 15광종 ) 에대한세계의매장상황, 생산소비상황, 공급국 기업의독점도, 일본의수입의존도, 공급두절시영향력, 과거의공급장애발생사례등의조사검토시행. 민간비축제도실시 통상산업성의심의회의결을거쳐당초국가비축제도를제안하고, 제정당국과논의를수차례걸쳐실시한결과본비축제도는국내의관련민간기업의제일먼저이익을얻는다고판단한결과먼저민간비축으로부터시작하기로결정 당시는수입확대, 흑자를낮추기등의대외경제대책의일환으로 1982 년특수금속비축협회가주최가되어민간비축제도실시 * 특수금속비축협회 : 1976에발족한사단법인. 희유금속비축의경우이전부터 Mo광, W광, 페로니켈의민간비축경험. 통상산업성의경제안전보장문제특별소위원회보고를바탕으로희유금속국가비축제도착수 국가비축제도의창설및변천 희유금속의비축은민간중심형비축제도였으나 1982년 4월에특별소위원회보고에의한민간에의한비축의확충노력과겸한국가비축의실시가필요하다고인정되어 1983년도부터국가비축제도가시작됨. 당초의희유금속비축제도의전체개략 (1983) 비축형태 : 국가비축 ( 장기에걸친긴급상황에대비하여 < 금속광업사업단 > 이실시 공동비축 ( 중기관점의긴급상황에대비 ) 실시 민간비축 ( 단기의긴급상황에대비하여민간각사 ) 실시 대상광종 : Ni, Cr, W, Mo, Co, Mn, 비축목표 : 국내소비량의 60일분비축 ( 국가비축 25일분, 공동비축 25일분, 민간비축 10일분 ) 보관 : 국가비축의경우민간시설을빌려보관. 그후제도의효율적운용을위한재검토가이루어지고, 순차적으로제도일부의개선이진행됨. 광업심의회에서희유금속비축제도의심의실시. 비축제도의가일층효율화를위하여공동비축을폐지하고국가비축및민간비축두형태로통합. 비축형태 국가비축 : 중장기의긴급상화에대비하여국가적인안전보장을확립, 원활한산업활동의유지를목표로비축을추진 민간비축 : 단기공급상의각종장애에대비하여각기업에서사용하는원소에대한자주적비축실시 비축목표 : 일본소비량의 60 일분 ( 국가 : 42 일분 (70%), 민간 18 일분 )
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 27 구분 5 1987 6 년도정책변화 비축창고의운영 긴급시신속한방출대응, 보관비용의절약등, 비축제도의효율화를위하여국가비축창고건설및일괄관리실시. 1983 년도말도치기현에창고건설용토지취득 1985-1986 년도에창고건설. 1985-1987 전국각지의민간시설에보관하고있던공동비축물자의국가비축창고로이관실시. 국가비축매각제도의도입 재정사정, 세계의정치사회정세, 시장동향등변화에맞추어급등시매각제도운영. 1997년 12월각료회의결정에따라 1997년도까지는휘유금속광산물비축을무한정 7 현재실시하고, 1997년도이후에는법에명시된대로실시. 자료 : 한국비철금속협회 (2008). 나 ) 희유금속비축제도희유금속의비축제도는오일쇼크로부터자원빈국인일본이자원안보의확보, 경제안전보장의확립이라는관점으로금속의비축제도가필요하다는인식에의해 1983 년도부터시작되었다. 희유금속의비축기구는석유천연가스 금속광물자원기구 (JOGMEC) 로서비축제도는정부부처와민간기업에서동시에실시하여안정공급에대한리스크를경감하는역할을하고자한다. < 표 3-8> 은비축제도의실시주체, 대상광종, 목적, 보관장소, 목표등에대해국가비축과민간비축으로나누어살펴본것이다.
28 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 3-8> 일본의희유금속비축제도 제도국가비축민간비축 실시주체 독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구 민간기업 ( 회사 ) 특수금속비축협회가정리함 협회회원 29 회사 찬조회원 1 단체 대상광종 니켈, 크롬, 텅스텐, 코발트, 몰리브덴, 망간, 바나듐 목적 보관장소 목표 원활한산업활동의유지및국가경제안전보장의확립 이바라키현의비축창고에두어일원집중관리 국내기준소비량의 42 일분 ( 비축목표량의 7 비율 ) 합계국내기준소비량의 60 일분 자주적인비축제도 50 사업소에서개별보관관리 국내기준소비량의 18 일분 ( 비축목표량의 3 비율 자료 : 한국비철금속협회 (2008). < 표 3-9> 는일본비축제도의개요와앞으로의대책이나타나있으며비축대상희유금 속자원, 비축목표, 정부와민간의비축등에관한내용으로일본종합자원에너지조사회 의광업분과회희귀대책부회의 2007 년 6 월작성내용이다. 구분현행제도의개요향후희유금속안정공급방안 비축대상광종 7광종 ( 니켈, 크롬, 텅스텐, 희토류원소, 인듐, 플라티나에대해서는, 비축에코발트, 몰리브덴, 망간, 바나듐 ) 적절하지않은광종으로서대상을보류함 비축목표 60일 계속해서현재의 60일로한다. 단, 니켈, 크롬, 망간 3광종은, 공급체제의실정해외광산개발의진전등에입각하여비축수량의삭감이광종으로자리매김하여, 수급동향, 가격동향을보며기동적인매각을진행함 정부민간비율 정부 : 민간 =7:3 계속해서현재의 7:3을원칙으로함 크롬, 몰리브덴, 망간, 바나듐은, 과거 4년간에 기준소비량 비축목표설정시의최근 4년간의국내소비량이현행기준소비량과크게괴리되어평균소비량왔기때문에, 2007년도이후의기준소비량은, 최근 10년간의평균소비량으로하는것이적당 비축목표기간 < 표 3-9> 일본의비축제도개요와향후안정공급방안 5 년간 계속해서현재의 5 년간으로한다.( 이면은 2007 년도부터 2011 년도 5 년간얻는것이적당 )
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 29 구분현행제도의개요향후희유금속안정공급방안 국가비축의운영공급장애시의최후수단 긴급시방출급등시방출평상시방출 긴급시방출평상시방출 ( 급등시방출과평상시방출의구분이불명확하기때문에통합 ) 민간비축긴급시의초기단계에서의대응수단 자료 : 한국비철금속협회 (2008). 재고외의수로서국내소비량의 18 일분또는 9 일분을보유 현행제도가기동성이높은방출체제를유지하면서, 국가비축방출에이르는기간의주요생산활동에대한정체회피라는시점에서도계속해서유지해야한다. 다 ) 희유금속관련정책기관 1 경제산업성일본의경제산업성은금속자원정책주요대상광종을희유금속으로선정하고희유금속안정적공급대책 ( 07.6) 및희유금속확보전략 ( 09.7) 을수립하여자원고갈및수급불안에선제적대응을하고있으며희유금속의수급안정을목표로 5개의시책을추진하고있다 ( 그림 3-3). 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). < 그림 3-3> 금속광물자원안정수급관련조직도와관련정책
30 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 그림 3-3> 에서보듯이, 5개의시책은자원탐사및개발, 재활용촉진, 대체재료개발, 희유금속비축, 조직정비 / 인프라이며, 이중재활용촉진시책은수입의존도가높은희유금속의비축과재활용을위한정책개발에주력하면서 2013 년까지금속재활용목표를인듐90%, 텅스텐 95%, 희토류 80% 로설정하였다. 또한희유금속비축시책은니켈, 크롬, 몰리브덴, 망간, 텅스텐, 코발트, 바나듐대체가어렵고매장지역의편재성이높은희유금속 7개광종에대해추진되고있으며일본국내소비량기준으로정부가 42일분, 민간이 18일분을비축하여총 60일분비축을목표로한다. 또한 2007년부터액정판넬, 자동차등 7종류의제품에대한자원흐름조사를통해회수시스템구축을위한기반을마련하고 2009 년희유금속을많이함유한폐소형전기 전자기기의수집 운반 보관방법, 부품의분류 해체, 희유금속함유량의분석등의방법에대해경제적으로적절한방법을구축하기위한사업을실시하고있다 ( 이재천외, 2009). 2 독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구 (JOGMEC) 일본은조직정비및인프라구축을위해 독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구법 에근거하여 2004 년 2월 29일독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구 (JOGMEC) 를설립하였다. < 그림 3-4> 는 JOGMEC 의주요사업에대해간략하게나타낸것으로 JOGMEC 은천연자원중공급기반이취약한석유, 석유가스, 가연성천연가스및비철금속광물자원의안정적인공급확보와금속광업등에기인한광해의방지를통해국민의건강의보호및생활환경의보전에기여하는것을목표로하고있다 ( 한국비철금속협회. 2008). 연간희유금속및주요금속 33종의물질흐름분석을구축하여웹상에제공하고있으며자원을비축하고기술개발활동을추진하는기능을하고있다.
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 31 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). < 그림 3-4> JOGMEC 사업 라 ) 희유금속회수를위한최근동향 최근일본의희유금속회수를위한평가시나리오는다음과같은사항들을가정하고 있다. < 평가시나리오 > -지금까지연구회논의를바탕으로, 기술적 채산적관점에서희유금속만을회수대상으로하는것이아니라, 비금속과귀금속회수와함께희유금속을회수를하는것으로가정한다. -시스템의경제성평가에대해서는 " 재활용대상으로하는금속 ", " 희유금속의회수에얼마나압박하는가?" 에따라결과가크게달라질수있다고가정한다. -평가시나리오설정의개념은정밀한경제성평가를위해시나리오의구체화, 누락된데이터의수집이중요하기때문에재활용시스템실무위원회에서관계주체에집중한다.
32 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 이러한가정을바탕으로각각의시나리오에대해재활용을대상으로하는금속과회수대상으로하는소형가전을나누어살펴본것이 < 그림 3-5> 이다. 부산물에서희유금속을회수하는기존의시나리오 (1) 와희유금속을중점적으로회수하고부가적으로부산물에서희유금속을회수하는최근의시나리오 (2) 를볼수있다. < 그림 3-5> 일본의희유금속회수를위한최근동향 이를구체적으로살펴본것이 < 그림 3-6>~< 그림 3-9> 이다.
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 33 < 그림 3-6> 중간단계의기존희유금속회수시나리오
34 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 그림 3-7> 중간단계의희유금속중점회수시나리오
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 35 < 그림 3-8> 금속회수단계의기존희유금속회수시나리오
36 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 그림 3-9> 금속회수단계의희유금속중점회수시나리오 2) 중국가 ) 수출규제정책중국에는수출허가대상품목확대, 수출세도입, 수출증치세환부철폐등의수출규제정책이있다. 수출허가대상품목확대정책은수출허가를얻은기업및개인에한하여거래를허용하고, 수출수량또한제한하는것으로 2007년 1월수출허가대상품목에페로텅스텐, 몰리브덴, 인듐, 코발트, 백금족, 바나듐등 40품목을추가하였다. 수출세도입은수출품목별로수출세를증세및신설하는제도로니켈, 몰리브덴, 크롬, 인듐의수출관세는 15%, 텅스텐은 5%, 몰리브덴, 희토류원소산화물등의수출관세는 10% 로 2006 년 11월이후 4번에걸쳐서수출세를인상하였다. < 표 3-10> 은 2004 년부터 2006 년까지중국의수출증치세환부율의인하및철폐현황을나타내고있으며, 2004년
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 37 1 월이후부터환부율을인하하고품목에따라서는완전철폐를강행하는등증치세환부 철폐를시행하고있다. < 표 3-10> 중국수출증치세환부율의인하및철폐현황 대상품목 2004년 1월 2005년 1월 2006년 1월 2006년 9월 텅스텐 정광 13% 0% 금속 13% 8% 8% 5% 5% 0% 스크랩 13% 0% 안티몬 정광 13% 0% 금속 13% 8% 8% 5% 5% 0% 스크랩 13% 0% 몰리브덴 정광 13% 8% 8% 0% 금속 13% 0% 스크랩 13% 0% 희토류 광석 13% 0% 금속산화물 13% 5% 5% 0% 염화물 13% 5% 5% 0% 바나듐 정광 13% 0% 오산화바나듐 15% 5% 기타 17% 5% 인듐 17% 13% 13% 0% 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). 앞에서도언급했듯이, 중국은희유금속중희토류에대해채굴과수출을제한하는정책을계속추진해오고있다. 2008 년제 11기인민대표대회의결의에의해설립된정부기관인공업정보화부에서는 2009 년에개발및채굴관리강화, 수출규제강화, 구조조정추진, 기술력강화의내용을담고있는 2009 년-2015 년희토류산업발전정책 개정안을마련하여관련부처의의견을수렴하였다 ( 그림 3-10). 중국이이정책개정안을통과시킨다면우리나라희토류산업에많은영향을미칠것으로판단된다. 특히, 형광체및자석류등첨단산업분야나그린카, 이차전지등신성장동력산업에미치는영향은대단히클것이다.
38 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). < 그림 3-10> 희토류산업발전정책개정안요지 중국의국토자원부는 희토광산국가계획지구 설치계획을통해희토류의지속가능한개발과환경보호를위해직접희토류를통제하겠다는방침을밝혔다. 희토류관리강화를위해수출관세를 25% 로올리고, 수출쿼터를축소하는등생산관리기준을엄격하게하고희토광산일부를국가관리체제로돌려통제강도를높이고자하고있다. 이에따라, 2009 년에 5만톤, 2010 년에 3만톤의희토류를수출했던중국은 2010 년상반기수출물량을 1만 4,446 톤으로제한하였다. 또한국가물자비축국 (SRB) 과별도로 2006 년크롬, 망간, 희토류, 텅스텐등 10광종에대하여 2010년까지전략비축사업을추진하였다. 2007 년상무부는 인듐수출허가증신청표준과심사흐름 을발표하고인듐에대해수출쿼터제를실시하였는데이로인해인듐의국제시장정가권을장악하여해외공장이중국으로부터원재료를수입하는원가를대폭상승하였다. 수출장려를위한관세환급제를폐지하고수출세를부과하며이를점차인상시킴으로써희유금속의유출을억제하고국영공사를통해원광석이나중간소재확보에주력하는등해외자원개발을확대하여추진하고있다 ( 박민규, 윤상현, 2011).
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 39 < 표 3-11> 은중국의희유금속무기화단계를나타내는것으로법및정책에서희유금 속을무기화하고있는내용을연도별로보여주고있다. 근거연도내용 국가광물자원법 1991 수출량제한 2002 수출증치세환급비율인하및철폐 2004 위탁가공무역금지 2006 수출관세인상 2006 외상투자생산지도목록 ( 개정 ) 2007 < 표 3-11> 중국의희유금속무기화단계 희토류, 텅스텐, 몰리브덴, 안티몬, 주석을보호광종으로지정하고국가에서생산량과수출량을관리 2002 년부터단계적으로텅스텐, 안티몬등의수출량을제한 2004 년부터수출증치세환급비율인하를시작하여희토류, 인듐, 몰리브덴정광은 2005 년 5 월, 턴스텐, 안티몬, 몰리브덴은 2006 년 9 월완전히철폐 금속자원의위탁가공무역금지, 국내에우선공급정책실시 2006 년부터단계적으로수출관세를인상하여 2007 년 1 월몰리브덴, 인듐은 15%, 6 월네오듐은 10%, 니켈, 망간, 크롬은 15%, 2008 년 1 월희토류는 25% 까지이상한관세를부과하는등희유금속에 10~25% 의관세를부과 주석, 텅스텐, 안티몬, 희토류등희유금속탐사및채굴에대한외국기업의투자 ( 합자, 합작모두포함 ) 를제한 자료 : 한국환경산업기술원 (2010), 중국국가발전개혁위원회상무부외상투자산업지도목록등. 나 ) 희유금속재활용정책중국은희토류등희유금속의유출을억제하기위해재활용기술수준의향상을통해재활용산업을가속화시키고있다. 인센티브정책이나세제감면의특혜정책을통해산업체의적극적인자원재활용을유도하고있으며자원재활용인정관리제도도추진하고있다. 이에따라, 바나듐 50%, 금 22%, 팔라듐및디스프로슘, 갈륨, 인듐, 게르마늄등각각의희유금속의경우 50% 를재활용을통해생산하고있을정도로폐금속자원산업이활성화되어있다고 2006년 12월국가발전개혁위원회는발표했다. 이러한재활용의발전목표및기본원칙은 < 그림 3-11> 과같다.
40 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). < 그림 3-11> 중국의재자원화발전목표및기본원칙 이처럼중국에서는풍부한자원이있음에도불구하고수출규제및해외자원개발 등의적극적인자원관리와재활용산업의발전을통해자원부국으로서의경쟁력을 높여가고있다. 라. 폐금속자원재활용업체동향 1) 일본 순환형사회형성추진기본법 을근거로가전제품리싸이클법이나자원유효이용촉진법등을통해폐금속자원재활용정책을정착시키고있다. 에코타운 사업을통해재활용업체나실증연구센터, 관련산업체들의집적화를유도하고협력체계를구축함으로써효율적인재활용시스템을구현하고있으며 1997년에이미기타규슈시에는총 27개의에코타운이조성되었다. 2011년부터휴대폰판매점들이의무적으로폐휴대폰을회수하도록전자제품재활용
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 41 정책을강화할예정으로아시아개도국에서폐자원을수집한후, 일본으로반입하여 처리하는 아시아자원순환시스템 구축을가속화할전망이다 ( 정진기, 2010). 가 ) 도와홀딩스일본의도와홀딩스 ( 주 ) 는도시광산비즈니스업계가운데가장잘알려진기업으로폐가전수거및중간처리 ( 도와에코시스템 ), 금속자원의추출 ( 도와메탈마인 ), 금속소재가공 ( 도와메탈테크 ), 금속전자소재생산 ( 도와일렉트로닉스 ), 금속전자소재의표면처리 ( 도와써머테크 ) 의 5개사업체를주축으로운영되고있다 ( 그림 3-12). 이회사는 1884 년창업되었으며 2008 년그룹사원수 4,166 명의중견기업이다. 120여년이상비철금속제련을본업으로영위한기업으로 10년전부터폐기된 IT기기를회수하여동뿐아니라금, 은과같은금속을추출하는사업을전개 ( 금 2.4 톤, 은 50톤, 팔라듐 60kg) 하였다. 폐기물에서금속을추출하는것뿐아니라다른폐유, 폐품을처리하거나최종잔여물을소각매립함으로써하나의폐기물로부터다양한수익을창출하는사업구조를지닌다 ( 정진기, 2010). 폐가전수거및중간처리업의도와에코시스템은폐기물수집, 운반부터감량및무해화, 분리및선별등의중간처리사업을추진하는기업이다. 금속자원추출업의도와메탈마인은도와홀딩스의기반이되는제련부문을담당하고있다. 현재는도시광산자원추출 정련사업에서최고의기술력을자랑하는기업으로성장하였는데, 도와메탈마인이원료로하는제품및공정스크랩은도와에코시스템에서중간처리된것들이주를이룬다. 도와메탈테크는합금재료를생산하는기업이다. 동합금재료를생산하며, 도금가공위탁사업도전개하고있다. 도와일렉트로닉스는반도체, 전자재료, 자성재료등을생산하며, 고휘도 고출력의적색적외 LED의톱메이커이다. 도와써머테크는부품열처리가공업체로전국 9개공장에서고품질서비스를제공하고있으며 20종류의표면가공프로세스를갖추고있다. 도와홀딩스는 5개의사업체를서로연계하여, 도시광산중간처리에서금속정련, 금속소재가공, 전자부품생산, 전자부품표면열처리등의사업을추진하는도시광산토탈비즈니스사업체로볼수있다 ( 한국생산기술연구원, 2010).
42 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 자료 : 한국생산기술연구원 (2010). < 그림 3-12> 도와홀딩스의 5 개사업시스템 2008 년리사이클링원료에대응할수있는전용제련설비를본격가동 ( 종래리사이클링원료를약 30% 까지밖에광석에혼합할수없었지만이설비를통해 100% 투입가능해졌으며, 또한 18가지종류의금속을동시에처리할수있는복합광물처리기술을확보함 ) 하였고 2009 년 3월 5340 억엔의총매출중도시광산사업은 730 억엔의매출로약 14% 차지하였다 ( 정진기, 2010). 18가지종류의금속을동시에회수할수있는복합광물처리기술을보유하고있다. 이외 18가지종류의금속을동시에회수할수있는기업은벨기에의유미코어, 캐나다의에크스트라타등이있다. 나 ) 니꼬금속 ( 주 ) 일본의니꼬금속 ( 주 ) 는종업원이 4,975 명규모의해외자원개발, 제련사업, 도시광산재자원화사업, 금속소재사업등을추진하는중견기업으로우리나라에서는 LS니꼬동제련 ( 주 ) 의협력회사로잘알려져있다. 니꼬금속 ( 주 ) 의도시광산비즈니스는광산비즈니스를통해축적된기술력과노하우를활용한것으로산업폐기물을무해화하고동시에
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 43 귀금속을회수하는기술을보유하고있다 ( 한국생산기술연구원, 2010). 다 ) 요코하마금속요코하마금속은고품위귀금속함유폐기물전문기업으로 1990 년대중반부터 PC에서금속회수를시작하여일본최초로폐휴대폰에서금과은을회수하는기술을개발하여사업화하였다. 2) 중국 국가가발전을장려하는환경보호설비목록 을지정하여폐금속자원화전략을추진하고있다. 1990 년대후반부터국가차원의폐금속자원화및재활용산업을육성하는정책을강화하고철스크랩의무관세수입이나수출관세의인상, 관련기업소득세감면등의활발한정책을내놓고있다. 2006년중국재활용자원수거거래시장의발전은아주빨랐고폐기물집산에서원자재생산과제품심층가공으로확대되고있는것이특징이었다. 현재후난레뤄시에는일정한규모를갖춘재활용자원가공형기업이 65개있으며연간공업증가액 32억위안에달하고있다. 이에따라연간가공능력은폐동 6만톤, 폐기알루미늄 8만톤, 폐스테인레스강 3만톤, 폐플라스틱 15만톤을가공할수있는능력을형성하고있다. 그러나아직도매년강철 500 만톤, 유색금속 20만톤, 가전제품과컴퓨터 2000만대정도가회수되지못하거나재활용되지못하고있어해마다 200~300억위안의자원이낭비되는것으로통계가되고있다 (http://tt.cas.cn/). 마. 폐희유금속재활용기술동향독일과일본이폐금속자원재활용기술을주도하고기타유럽국가들이그뒤를따르고있는상황이다. 광학선별기술은 1990년대처음소개된이후노르웨이의 Titech, 프랑스의 Pellenc st. 등에의해계속적으로발전해오고있으며, 광학선별은피선별물체에조사 ( 照射 ) 하는전자기파의파장범위에따라 NIR, Uv-Vis, X-ray 로분류되고 NIR은플라스틱의선별
44 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 에, Uv-Vis 는색상이서로다른물질들의분리에, X-ray는금속의종별선별에주로이용되고있다. Titech 은 1993 년설립이후폐기물재활용분야에 NIR( 근적외선 ; Near InfraRed) 센서를이용한자동선별기술을세계최초로개발, 25개국에서 2,500여대이상의선별기를설치, 운영중에있다. 네덜란드의심스미렉의경우연간 6만여톤의전기 전자폐기물을처리하고있다. < 그림 3-13> 에광학선별의원리를보여주는모식도를나타내었다. < 그림 3-13> 광학선별의원리 사용후 LCD 재자원화관련선진기업은 VICOR 사 ( 미 ), Merck 사 ( 미 ), Sharp 사 ( 일 ), Densho( 일 ), JEITA( 일 ), Roland Martin( 독 ) 등으로특허출원및공정개발을추진중이나아직상용화실적은없다. 유럽의 WEEE 규제와더불어전세계적으로 LCD를포함한전기전자제품에대한재자원화를강조하고있어각선진국가에서사용후디스플레이의재활용기술개발에대한연구가활발히진행하고있다. LCD 및 BLU와같은세부구성품의분리및유가금속회수등은미진한상태로소각되고있는실정이다. 폐 PCB 및전자스크랩으로부터귀금속및유가금속을회수하는대표적인상용공정으로는 Noranda 공법 ( 캐나다 ), Rönnskår 용련로공법 ( 스웨덴 Boli-den), Umicore 공법 ( 벨기에 ) 등으로대별되며, 모두고온추출기술이다.
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 45 1) 일본일본에서는 < 그림 3-20> 에서보듯이, 폐금속자원에서희유금속을재생하는방법으로일반적으로희석형과압축해제, 이두가지방법을이용한다 (www.nims.go.jp). 희석형은스크랩과고품질재료를혼합하고희석하여소재로사용할수있는수준으로재생하는방법으로철이나알루미늄, 유리, 종이등에사용되는방법이다. 압축해제는폐기물등으로부터가능한고순도로추출하여소재로재생시키는방법으로희유금속및귀금속등높은순도를필요로하는소재에사용된다. 그러나폐기물에포함된다른소재의추출과추출후나온불순물작업에대한비용도필요하다. 그러나폐금속자원을개발하는데는많은어려움이있다. 첫째로휴대폰을비롯한많은소형전자기기들이분산되어있다는문제점이가장크다. 다음으로는폐금속자원폐기물의대부분이플라스틱으로희유금속을제외한나머지함유물질을분리해야하고희유금속만모아농축하는과정이어렵다는문제가있다. 또한폐금속자원을해체, 분리하여소량의희유금속을선별, 추출하기위한비용의문제도있다. 마지막으로기존의폐기물재활용이라는방법에서탈피한폐금속의재활용이라는새로운재활용기술이필요하다. 따라서폐금속에서희유금속을재활용하기위해서는이러한문제점을극복하는시스템과기술개발이필요하다. 이에일본의 NIMS에서는희유금속재활용의많은문제점중폐금속자원의분산과재활용비용의문제를해결할수있는기술을민간기업과공동으로개발했으며희유금속문제와환경에너지문제에대해물질재료연구의관점에서다양한노력을하고있다. 예를들면, 재료의성능효율을높여희유금속의사용량을감소시켜궁극적으로희유금속의자유화를목표로한연구와환경문제의관점에서자원매장량및편재자원의재활용, 대체자원에대해서도연구를진행하고있다. 또한 NIMS 원소전략센터 (http://www.nims.go.jp/genso/) 는산업재료와그기술의사회적역할, 이용과순환의동태, 기술혁신과사회변혁에의가능성공헌과위험한환경등여러측면에미치는영향을과학적으로정비하고분석을하고있다. LCD 재자원화연구가활발하게진행되고있으며액정유리를분쇄하여 cullet 형태의
46 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 일반유리로재생하거나, LCD 폐기물을타일또는건축자재대체품으로재활용한다. Sharp 사는 '01년에플라스틱케이스는펠렛으로재활용, PCB 고가금속은회수, 유리섬유는시멘트재료로재활용을위한개발에착수했고, < 그림 3-14> 에서처럼 LCD 모듈무게의약 80% 를재자원화하는데성공했다. < 그림 3-14> 일본의 LCD 재자원화기술 2005년에는액정패널에형성되어있는투명전극인 ITO (Indium Tin Oxide) 에서인듐을재자원화하는데성공했다. 인듐은액정응용제품인 LCD, PDP, 유기 EL 등의급속한수요확대로인해다량소요되는자원희소성이매우강한금속으로액정패널을유리 cullet 상태로분쇄후산에용해해서인듐을분리하는기술을개발하였다. 그러나일본에도 LCD 및 PDP 제품의희토금속전체회수시스템은현재상태로서는구축되어있지않은상태이다. 사용후전기 전자제품의재자원화가가장활발한국가로서도와메탈마이닝 ( 주 ), 스미토모금속광산 ( 주 ), 니꼬금속 ( 주 ) 등에서주로고온추출기술을이용하여유가금속을회수하는플랜트를가동중이며귀금속함량이높은전자스크랩은습식추출기술이용하고있다. 일본 NEC사에서는폐인쇄회로기판에적외선으로열을가하여 Cu와유리섬유, 수지등의결합력을약화시킨후충격에의해기판과부품을분리하는기술을개발하였으
제 3 장 국내 외폐금속자원산업동향 47 나상용화는되지못하고있다. 2) 중국중국에서는최근전기 전자폐제품의재자원화에대한많은기술보고가되고있고최근금속 / 비금속을분리하는물리적처리기술이발달되어있다. 그러나실제현장에서는대부분저임금을활용한수작업이많이진행되고있고희유금속회수및제련기술은보유하고있으나기술수준이낮으며유해폐기물처리가제대로이루어지지않아환경문제가심각해지고있다. 최근사용후전기 전자제품의재자원화에대한연구논문의발표가급증하고있으나기술수준은높지않다. 3) 유럽유럽의경우법률적으로전기 전자재료매립을허용하지않기때문에재자원화기술에대한연구가활발하게진행되고있다. 독일에서는 LCD 유리를용융주물사대체품으로사용하거나, 액정을추출후소각하고유리는재활용한다. 독일에서는전기 전자폐제품의부피감소 / 단체분리를위한핵심설비인파쇄-분쇄-선별기를자체설계 / 제작할수있는기술보유하고있으며생산설비를해외로수출하고있다. 칼스루헤연구센터 (Research Center Karlsruhe) 는사용후기판에서금속성분분리와함께기름을회수하는열분해기술개발, 파일럿플랜트를가동하고있으며, 독일프라운호퍼화학공학연구소 (ICT) 에서는재활용효율을높이기위한파쇄공정의개발연구가진행중에있다. Erlange 대학에서는자외선과가진기 (Vibrator) 를이용한 PCB 의부품분리후, 보내진기판은사람이컴퓨터와 CCD 카메라를이용하여원하는부품을선택분리하는방법이개발되었다. 또한벨기에의 Umicore 사는최근귀금속과구리외에도다양한유가금속을회수할수있는종합용융 / 정련로개발 / 가동중이며종합용융 / 정련로는구리용련로 ( 침출-전해채취 ), 납고로-정련로, 니켈용련로, 특수금속정련로, cupellation 로등으로구성된다.
48 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 제 4 장 대상희유금속선정및 물질흐름분석 1. 대상희유금속선정방법우리나라에서정의하여사용하고있는희유금속은 35종 56개의원소로본과제에서모든희유금속에대해다루는것은어렵다고판단된다. 따라서본장에서는자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안을도출하기위한중점연구대상희유금속을선정하는것이필요하며, 이를위하여희유금속에대해서다루고있는타기관의선행연구나국가정책및계획등을살펴보았다. 특히, 각연구에서어떻게중점항목희유금속들을선정하였는지이에대한선정과정및방법등을분석하여본연구대상이되는희유금속원소 5개를선정하였다. 가. 선행연구의분석에따른대상희유금속선정 1) 미래주도형폐금속자원재활용기술개발연구 ( 손정수, 2010) 이연구에서는폐금속자원재활용기술개발대상선정에반영하기위해폐금속자원에함유된철계금속을제외한귀금속 ( 금, 은 )/ 비철금속 (Cu, Al, Zn, Pb)/ 희유금속 (38종) 총 44종의금속을대상으로하여금속의중요도를산정하였다 ( 표 4-1). 금속의중요도우선순위선정을위하여수입액, 수출액등객관적통계자료를바탕으로한정량적평가와금속자원의부존현황, 발생현황, 접근가능성등의관련자료를바탕으로한정성적평가를동시에진행하였다. 가 ) 정량적순위를결정하기위한인자 - 최근 3 년간평균수입액순위 - 최근 3 년간평균수출액순위
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 49 - 폐금속자원경제성 ( 발생량 단가 ) 순위 - 전문가설문조사순위 수입액과수출액은국가의무역수지관점에서중요한인자이고경제성순위인자에있어서발생량과단가를곱함으로써발생량이작지만단위무게당고가인폐자원이나그반대의경우에대해서도폐금속자원의경제성을합리적으로계산하고자하였다. 또한전문가설문조사는금속재활용관련연구를수행하는산 / 학 / 연전문가들의실제의견을반영하여순위를정하는데주요한인자로이용하였다. < 정량적점수산정을위한식 > 정량적점수 = 100 - {( 평균수입액순위 0.3) + ( 평균수출액순위 0.3) + ( 경제성순위 ) 0.2} + ( 전문가설문조사순위 )* * 전문가설문조사순위는전문가들이판단한재활용대상금속우선순위, 1 등은 1.5 점부여, 순위내려갈수록 0.1 점씩감소, 15 등은 0.1 점의가산점부여 < 표 4-1> 인자별 1~15 위까지의금속순위및가산점 순위 수입액 수출액 경제성 전문가가산점 1 구리 구리 팔라듐 코발트 1.5점 2 알루미늄 알루미늄 백금 니켈1.4점 3 실리콘 은 붕소 백금1.3점 4 니켈 금 니켈 로듐 1.2점 5 금 실리콘 구리 팔라듐 1.1점 6 몰리브덴 아연 실리콘 인듐 1.0점 7 크롬 니켈 크롬 희토류 0.9점 8 백금 백금 바륨 금 0.8점 9 티타늄 망간 희토류 은 0.7점 10 망간 몰리브덴 망간 실리콘 0.6점 11 로듐 납 지르코늄 텅스텐 0.5점 12 은 티타늄 티타늄 몰리브덴 0.4점 13 코발트 바나듐 금 주석 0.3점 14 주석 주석 은 크롬 0.2점 15 납 텅스텐 이리듐 바나듐 0.1점
50 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 44 종의금속에대해정량적점수를계산한결과중 15 위까지의순위를살펴보면 < 표 4-2> 와같다. < 표 4-2> 정량적점수결과 금속 정량적점수 순위 구리 98.4 1 실리콘 95.8 2 니켈 94.5 3 금 93.9 4 백금 93.5 5 알루미늄 92.8 6 망간 92.3 7 은 92 8 몰리브덴 91.4 9 티타늄 91.3 10 크롬 89.4 11 팔라듐 89.1 12 주석 87.5 13 바나듐 86.4 14 마그네슘 85.4 15 나 ) 정성적순위결정하기위한인자 - 금속자원의부존현황및발생현황등에관한중요성 - 재활용중요성 - 물질흐름분석 (MFA) 중요성 각인자들에대해 A~E 로평가를한후아래의식에따라순위를결정하였고 (A-20 점, B-16 점, C-12 점, D-8 점, E-4 점 ) 정성적평가항목중금속별재활용률을도출하여 재활용중요성부분의등급산정에반영하였다.
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 51 < 정성적점수산정을위한식 > 정성적점수 = {( 부존및발생현황중요성 ) + ( 재활용중요성 ) + ( 물질흐름중요성 )} 정성적점수산정결과는아래 < 표 4-3> 과같으며 44 종금속중 15 위까지의순위에 대해서나타내었다. < 표 4-3> 정성적점수결과 금속 발생현황중요성 재활용중요성 물질흐름중요성 점수 순위 구리 A A A 60 1 금 A A A 60 2 백금 A A A 60 3 실리콘 B A A 56 4 알루미늄 A A B 56 5 코발트 A A B 56 6 리튬 B A A 56 7 니켈 B A B 52 8 은 B A B 52 9 팔라듐 B A B 52 10 희토류 B A B 52 11 로듐 B A B 52 12 몰리브덴 B A C 48 13 티타늄 B B B 48 14 주석 B A C 48 15 다 ) 전략재활용금속중요도 위의정량적점수와정성적점수를합한값으로전략적재활용대상의금속각각에 대해점수를부여하여금속의중요도우선순위를선정하였다. < 전략재활용금속중요도산정을위한식 > 전략재활용대상금속점수 (160 점만점 ) = 정량적점수 (100 점 ) + 정성적점수 (60 점 )
52 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 그결과 15 위까지의금속별순위를살펴보면다음 < 표 4-4> 와같으며이중희유금속 은백금, 실리콘, 니켈, 코발트, 팔라듐, 몰리브덴, 티타늄, 망간, 희토류, 주석, 로듐이 다 ( 표 4-5). < 표 4-4> 전략재활용금속중요도우선순위선정 종류 금속 정량적점수 정성적점수 합계 순위 - 구리 98.4 60 158.4 1 - 금 95.8 60 153.9 2 백금족원소 백금 94.5 60 153.5 3 반금족원소 실리콘 93.9 56 151.8 4 - 알루미늄 93.5 56 148.8 5 철족원소 니켈 92.8 56 146.5 6 - 은 92.3 56 144 7 철족원소 코발트 92 52 141.3 8 백금족원소 팔라듐 91.4 52 141.1 9 고융점금속 몰리브덴 91.3 52 139.4 10 고융점금속 티타늄 89.4 52 139.3 11 고융점금속 망간 89.1 52 136.3 12 희토류금속 희토류 87.5 48 135.5 13 반금족원소 주석 86.4 48 135.5 14 백금족원소 로듐 85.4 48 134.9 15 < 표 4-5> 전략재활용희유금속 종류 금속 정량적점수 정성적점수 합계 순위 백금족원소 백금 94.5 60 153.5 3 반금족원소 실리콘 93.9 56 151.8 4 철족원소 니켈 92.8 56 146.5 6 철족원소 코발트 92 52 141.3 8 백금족원소 팔라듐 91.4 52 141.1 9 고융점금속 몰리브덴 91.3 52 139.4 10 고융점금속 티타늄 89.4 52 139.3 11 고융점금속 망간 89.1 52 136.3 12 희토류금속 희토류 87.5 48 135.5 13 반금족원소 주석 86.4 48 135.5 14 백금족원소 로듐 85.4 48 134.9 15
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 53 라 ) 고려사항이과제에서는정량적순위평가시수입액, 수출액, 경제성의순위가높을수록정량적점수가높게산정되었는데이중수입액이높다는것은그만큼희유가치가있어수입가격이높아진것으로판단할수있으나수출액이높은금속은수출이잘진행되고있는금속임에도수입액, 수출액순위에대해똑같은가중치를적용하는것은문제가있는것으로판단된다. 또한정성적평가항목중재활용률의산정시발생량이나재활용량에대한통계자료가없어계산하는데어려움이있었고리사이클링백서의값과실제계산값이차이가나는등정확도에서도문제점도존재한다. 따라서본연구의대상금속을선정하는데있어이러한문제점들을고려하고반영해야할것이다. 또한국가정책적측면에서의중요성고려, 향후각금속의용도다변화및가격변동등에따라전략적재활용대상금속은변동될수있음을인지하여야할것이다. 2) 국내금속자원의물질흐름통계시스템설계연구 ( 김유정외, 2010) 가 ) 리스크평가이연구는물질흐름분석대상주요광종즉, 국가적관리의중요성이높은광종을선정하는것으로물질흐름분석및통계구축의효율성을확보하고자함이다. 국가전략광종중금속자원인구리, 아연, 철, 니켈 4종과희유금속중관리리스크를평가하여 4종을선택하여총 8종을선정하는것이다. 산업수요에대응하고가격및공급리스크가높아안정적확보가필요한희유금속으로지속적관리가필요한광종선정을목적으로하고있다. 이를위해, 우선적으로국내비축및미래기술에소요되는희유금속을후보군으로선정하고후보광종의공급, 수요, 가격리스크를평가하였다 ( 표 4-6).
54 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 4-6> 후보광종 종류 후보원소 알칼리 / 알칼리토금속 Li( 리튬 ), Mg( 마그네슘 ) 반금속원소 Ge( 게르마늄 ), Bi( 비스무스 ), Si( 실리콘 ) 철족원소 Co( 코발트 ) 보론그룹원소 Ga( 갈륨 ), In( 인듐 ) 고융점금속 Ti( 티타늄 ), V( 바나듐 ), Nb( 니오븀 ), Ta( 탄탈륨 ), Cr( 크롬 ), Mo( 몰리브덴 ), W( 텅스텐 ), Mn( 망간 ) 희토류금속 REE ( 희토류원소 ) : 17개 < 표 4-7> 은리스크평가의평가툴을나타낸것으로가격, 수요, 공급리스크대분류에각각 2~4개의세부평가항목을선정하고각평가항목은 5단계객관화된평가지표를활용하여체계화하고, 이에대해 10점만점으로 5단계평가기준별 2점간격을부여하고각각의가중치를반영하여총 100점을기준으로평가하였다. 구분세부평가항목평가지표 가격리스크 수요리스크 공급리스크 가격위기신호횟수 가격변동성 수요확대성및수요구조 대체재료유무 ( 수요이전성 ) 공급과점도고갈위험도공급원다각화수입의존도 < 표 4-7> 리스크평가의평가툴 위기신호를구분하기위해표본기간중표준화된가격변동 ( p) 이일정수준을상회할경우위기가발생한것으로간주하여위기와비위기로구분가격불안정성을평가하기위해가격변동성크기측정 국내시장확장속도, 국내수요업체수, 국내수요증가율 ( 국내시장확장속도 = 국내연평균수요증가율 / 세계연평균수요증가율 ) 대체재료유무 ( 해당자원의가격급등및공급불안정발생시, 대체재존재유무및용이성에따라타자원으로수요가이전할수있는정도를평가하는항목 ), 대체범주및용이성 지역적편재성및공급구조 ( 공급회사 ) 의독과점정도평가가채년수 (= 매장량 / 생산량 ), 매장량베이스 / 매장량재활용성, 2차자원공급률수입의존도, 특정국가의존도
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 55 1 가격리스크 평가지표 : 가격위기신호횟수, 가격변동성 평가등급 A B C D E 평가기준과거 10년간의가격위기신호가 2회이상으로가격등락폭이 200% 이상일경우과거 10년간의가격위기신호가 2회이상으로, 가격등락폭이 100~200% 미만일경우과거 10년간의가격위기신호가 1회이며, 가격등락폭이 200% 이상일경우과거 10년간의가격위기신호가 1회이며, 가격등락폭이 100~200% 미만일경우가격변동이없음 2 수요리스크 수요확대성평가지표 : 국내시장확장속도 (= 국내연평균수요증가율 / 세계연평균수 요증가율 ), 국내수요업체수, 국내수요증가율 평가등급 A B C D E 평가기준 세계대비국내수요증가율이높으며, 수요증가율이연 5% 이상으로시장이확대되고있으며, 수요업체수가다수인경우 세계대비국내수요증가율이낮으며, 수요증가율이연 5% 이상으로시장이확대되고있으며, 수요업체수가다수인경우 세계대비국내수요증가율이높으며, 수요증가율이연 5% 이하이나, 수요업체수가다수인경우 세계대비국내수요증가율이낮으며, 수요증가율이연 5% 이하이나시장확대가능성이높은경우세계대비국내수요증가율이낮으며수요량이감소하고있는경우 대체재료유무 ( 수요이전성 ) 평가지표 : 대체재료유무, 대체범주및용이성 평가등급 A B C D E 평가기준대체재가존재하지않음대체재가존재하나대체가어려운경우대체재가존재하며, 대체가쉬우나특정분야에국한된경우대체재가존재하며, 대체가쉬우나대체속도가느른경우대체재가존재하며, 대체가쉬우며대체속도가빠른경우
56 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 3 공급리스크 공급과점도평가지표 : 지역적편재성및공급구조 ( 공급회사 ) 의독과점정도평가 평가등급 A B C D E 평가기준특정국가의생산량이 50% 이상이며생산국가상위5개국의생산량이 80% 이상이며공급구조가독과점으로공급업체가가격결정권을행사하고있는상태생산국가상위 5개국의생산량이 80% 이상이며공급구조가독과점으로공급업체가가격결정권을행사하고있는상태생산국가상위 5개국의생산량이 80% 이하이며공급구조가독과점으로공급업체가가격결정권을행사하고있는상태생산국가상위 5개국의생산량이 80% 이상이며공급구조가경쟁상태생산국가상위 5개국의생산량이 80% 이하이며공급구조가경쟁상태 고갈위헙도평가지표 : 가채년수 (= 매장량 / 생산량 ), 매장량베이스 / 매장량 평가등급 A B C D E 평가기준가채년수가 50년미만이고, 매장량베이스 / 매장량의비율이 1.5 이하가채년수가 50년미만이고, 매장량베이스 / 매장량의비율이 1.5 이상가채년수가 50년이상 100년미만가채년수가 100년이상 150년미만가채년수가 150년이상 공급원다각화평가지표 : 재활용성, 2 차자원공급률 평가등급 A B C D E 평가기준 2차자원의공급이명목소비량의 10% 미만이며, 폐제품으로부터회수가없는경우 2차자원의공급이명목소비량의 10% 미만이며, 폐제품으로부터회수가있경우 2차자원의공급이명목소비량의 10~30% 정도이며, 폐제품으로부터회수가없는경우 2차자원의공급이명목소비량의 10~30% 정도이며, 폐제품으로부터회수가있는경우 2차자원의공급이명목소비량의 30% 이상인경우
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 57 수입의존도평가지표 : 수입의존도, 특정국가의존도 평가등급 A B C D E 평가기준수입의존도가 90% 이상이며, 특정수입국가에의존수입의존도가 90% 이상이며, 상위수입 3개국의존도가 80% 이상수입의존도가 90% 이상이며, 수입국가가다수수입의존도가 80~90% 미만이며, 특정수입국가에의존수입의존도가 80~90% 미만이며, 수입국가가다수 나 ) 물질흐름분석대상희유금속리스크평가결과, 8대중점물질흐름분석대상금속자원은구리, 아연, 철광석, 니켈, 마그네슘, 코발트, 몰리브덴, 리튬으로선정되었고이중희유금속은니켈, 마그네슘, 코발트, 몰리브덴, 리튬이다 ( 표 4-8, 표 4-9). 광종 < 표 4-8> 해당금속의가격리스크, 공급리스크, 수요리스크평가 가격리스크 ( 연평균증가율, 03-09, %) 고갈성 ( 가채년수 ( 년 ) 공급리스크 공급과점도 ( 상위 3개국점유율, %) 수입의존도 ( 상위 3 개국 ) 수요리스크 미래성장성 실리콘 25-78.5 57.2 코발트 31 106 61.2 75.6 바나듐 46 217 98.1 70.8 망간 44 37 54.9 76.8 인듐 32 6 74.2 75.3 리튬 21 164 78.3 94.4 게르마늄 33-78.3 78.3 탄탈륨 -2 93 72.4 61.2 마그네슘 25 460 93.1 94.6 비스무스 33 55 91.2 99.4 몰리브덴 44 43.5 79.5 68.5 크롬 33 >15 74.3 66.6 텅스텐 13 48 88.6 95.9 티타늄 -20 131 62.0 66.8 니오븀 12 47 99.5 99.9 갈륨 22 자원량 : > 백만톤 64.7 90.4 희토류 19 매장량은풍부하나, 가행가능량적음 98.5 99.0
58 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 < 표 4-9> 물질흐름분석대상희유금속 종류철족원소알칼리 / 알칼리토금속고융점금속 원소니켈코발트마그네슘리튬몰리브덴 3) 희유금속과산업경쟁력 ( 김화년외, 2010) 가 ) 우선순위평가삼성경제연구소에서는신성장산업관련희유금속의우선순위를평가하였다. 수요증가가예상되고공급불안가능성이큰희유금속을우선확보대상으로선정하기위해정부가발표한신성장동력과관련한희유금속소재 18개 3) 를대상으로분석하였다. 희유금속의수급불안변수는 < 표 4-10> 과같으며항목별데이터범위가달라절대비교곤란하기때문에수급특성을결정하는 5개변수를선정해수요및공급측면으로구분하여각각표준화시켜중요도를비교하였다. 수입증가세와주요경쟁국대비한국의수입수요를평가하는수요측면과희유성, 생산 매장의편재성, 국가리스크등을평가하는공급측면으로나누어살펴보았다. 3) 셀레늄, 희토류, 갈륨, 리튬, 티타늄, 마그네슘, 인듐, 코발트, 비스무스, 니오븀, 게르마늄, 망간, 몰리브덴, 바나듐, 스트론튬, 텅스텐, 백금족, 탄탈륨
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 59 < 표 4-10> 희유금속의수급불안변수 수요측면 공급측면 항목세부변수측정방법 수요증가 수요비중 희유성 편재성 한국의수입증가율 한중일 3 국의수입량중한국이차지하는비중 채굴가능연수 매장 생산국의집중률 국가리스크주요매장국의경제자유도 2000 년부터 2009 년까지수입액과수입량의증가율 한국의수입량을한중일 3 개국의총수입량으로나눈값 (2007~2009 년평균 ) 총매장량을 2008 년과 2009 년생산량평균으로나눈값생산량, 매장량, 잠재매장량의상위 3 개국집중률의평균 주요매장국의경제자유도지수를매장량의비율로가중평균한지수 자료 : Kita.net; USGS(2009,2010); The heritage foundation(2009). 나 ) 우선확보대상희유금속수요와공급측면으로세분하여살펴본결과수급불안이클것으로예상되는희유금속은니오븀, 비스무스, 바나듐, 코발트, 게르마늄, 인듐, 망간, 몰리브덴이다. < 표 4-11> 은우선순위희유금속의수입증가율, 생산가능연수, 편재성등의특성을나타내는것으로이희유금속들은국내의수요가상대적으로빠르게증가하고있으며희유성과편재성이높은특성을보인다. < 표 4-11> 우선순위군희유금속의특성 종류 희유금속 수입증가율 (%) 생산가능연수 ( 년 ) 편재성 (%) 고융점금속 니오븀 29.3 46 96.2 반금족원소 비스무스 37.6 42 84.2 고융점금속 바나듐 16.9 237 95.0 철족원소 코발트 23.7 95 68.7 반금족원소 게르마늄 41.7 98 78.3 보론그룹원소 인듐 5.6 25 74.2 고융점금속 망간 9.5 47 70.4 고융점금속 몰리브덴 21.2 41 82.1 주 : 1) 편재성은생산량, 매장량, 잠재매장량의상위 3 개국집중률의평균 2) 게르마늄, 인듐은생산국편재성
60 폐금속자원희유금속자원순환활성화를위한기술적 제도적지원방안 다 ) 고려사항우선적으로선정된희유금속중니오븀, 비스무스, 바나듐, 게르마늄은한국정부가선정한 10대희유금속 4) 에는포함되지않지만앞으로주목해야할품목으로생각된다. 또한이연구는희토류에있어서는우리나라가수입공급면에서비교적안정적이라고가정한상태에서분석한것으로추가적으로희토류에대한고려가필요하며경제적인측면에서분석한결과로보이므로이에대한보완이필요할것으로판단된다. 4) 산업용원자재중장기수급안정화방안연구 ( 희유금속을중심으로 )( 한국비철금속협회, 2008) 이연구에서는희유금속산업활성화방안중소재경쟁력강화에있어 5대핵심희유금속을선정했다. 거시적관점의전략희유금속군의산업활성화방안과함께전방산업발전전략과연계한순환, 대체핵심 5대희유금속을선정하였다. 다음 < 표 4-12> 는 5대핵심희유금속의단기, 중기, 장기적선정전력을나타낸것이며이를통해선정된희유금속은 < 표 4-13> 에서보듯이, 인듐, 코발트, 희토류, 텅스텐, 백금족이다. < 표 4-12> 핵심희유금속선정요소 5 대핵심희유금속선정 단기전략 중기전략 장기전략 글로벌자원희유성 [ 고갈계수 ] 가격변동 [ 변동성이심한경우 ] 국내수입량 [ 지수 ( 수입량 / 생산량 )] 현기준국내순환기술유무 글로벌자원희유성과지역편중성국내수요량폐기량대비수요량비율현기준국내순환기술유무 국내자원보유유무국내수요량이높은것글로벌소재경쟁이높은것현기술글로벌순환기술유무전방산업이미래지향적인원소 4) 리튬, 크롬, 망간, 몰리브덴, 코발트, 턴스텐, 인듐, 희토류, 마그네슘, 티타늄
제 4 장 대상희유금속선정및물질흐름분석 61 선정된 5 대희유금속은현산업과신성장동력산업에직접, 간접적영향력이상대적으 로높다. < 표 4-13> 5대핵심희유금속선정 종류 원소 특징 보론그룹원소 인듐 국내수요높고, 자원고갈이심각한희유금속 철족원소 코발트 현수요높고잠재수요의수요량이높은희유금속 희토류금속 희토류 잠재수요의수요량이높고신성장동력핵심희유금속 고융점금속 텅스텐 자원고갈과지역편중이높고국내자원이있는희유금속 백금족원소 백금족 자원수요가높고글로벌순환율이높은희유금속 나. 정부정책의분석에따른대상희유금속선정 1) 폐금속자원재활용대책세부실행계획 ( 환경부, 2010) 환경부에서는폐금속자원재활용대책의차질없는수행을위하여세부실행계획을수립하여시행하였다. 세부실행계획중폐금속자원재활용기술개발및사업경쟁력제고를위해무역역조, 신성장동력산업, 국내수요공급, 경제성등을고려하여 4개금속분류별 ( 철계, 귀금속, 일반비철금속, 희유금속 ) 전략재활용대상금속을선정하였고이중희유금속은 16종으로 < 표 4-14> 와같다. < 표 4-14> 전략재활용금속분류 ( 안 ) 종류 희유금속 (16개) 반금속원소 Sn( 주석 ), Si( 실리콘 ) 철족원소 Co( 코발트 ), Ni( 니켈 ) 고융점금속 Ti( 티타늄 ), V( 바나듐 ), Cr( 크롬 ), Mo( 몰리브덴 ), W( 텅스텐 ), Mn( 망간 ) 백금족원소 Ru( 루테늄 ), Rh( 로듐 ), Os( 오스뮴 ), Pd( 팔라듐 ), Ir( 이리듐 ), Pt( 백금 ) 2) 희유금속소재산업발전종합대책 ( 지식경제부, 2009) 가 ) 비축및 10 대전략희유금속 지식경제부는신성장동력및융합산업을창출하고녹색성장추진을통한국내산업의