“비(非)자원 순환적 처리에 의한 환경오염 방지 및 온실가스 감축에 기여할 것”
2020년까지 선진국 대비 기술수준 90% 달성, 자원순환율 18% 달성, 7000억 상당의 자원 재생산
가치 있는 자원 재활용 기술의 요람
기술우위 선점 통한 환경선진국 도약
글로벌 탑 재활용기술 완성
친환경 자원순환을 통한 지속가능한 발전이란 미래지향적 사고로 환경 신산업의 성장 동력을 확보하고, 기술우위를 선점해 환경선진국으로의 도약을 실행하는 R&D 조직이 있어 세간의 관심이 집중될 전망이다.
이 조직은 바로 환경부와 한국환경산업기술원(KEITI)이 지원하는 ‘유용자원재활용기술개발사업단(사업단장 조봉규, 이하 사업단)’이다. 2011년부터 2021년까지 10년간 정부 예산 1500억 원을 들여 자원재활용 기술 개발에 몰두하고 있는 곳이기도 하다.
사업단은 친환경 고효율 고부가가치 자원순환기술 개발을 통해 세계 5위 환경선진국 진입이란 큰 꿈과 국민 삶의 질을 한 단계 끌어올려 아름답고 깨끗한 미래를 다음 세대에 물려주고자 하는 곳이다.
조봉규 단장은 “모아진 폐자원을 경제적 가치가 있는 유용한 자원으로 순환하기 위해서는 폐자원의 구조적 본질과 성분의 다양함을 이해하고 그에 적합한 고도의 재활용 기술이 필요하다”고 전한다.
조 단장은 “사업단이 현재 글로벌 탑(Global Top) 재활용 기술 완성으로 2020년까지 선진국 대비 기술수준 90% 달성, 자원순환율 18% 달성, 7000억 원 상당의 자원 재생산 등을 이루기 위해 주력하고 있다”고 말했다.
조 단장은 “이를 통해 유용자원재활용기술 상용화와 해외수출, 7000명의 신규 고용창출, 자동차·전자정보·부품소재 등 주력산업 성장기반 확충 등의 경제적 효과를 꾀할 수 있으며, 나아가 비(非)자원 순환적 처리에 의한 환경오염 방지 및 온실가스 감축에도 기여할 것”이라고 밝혔다.
사업단이 개발 중인 기술은 크게 전자산업 폐자원 분야, 자동차산업 폐자원 분야, 유기계 폐자원 분야, 무기계 폐자원 분야이다.
<폐디스플레이 해체 및 유리 재활용기술>
국내 폐디스플레이 발생량이 지속적으로 증가하고 있으나, 폐디스플레이의 재활용은 인쇄회로기판 및 일부 부품에 국한되어 재활용되고 있으며, 나머지 구성품들은 대부분 매립·소각되고 있는 실정이다.
현재 폐디스플레이에 포함된 모듈을 전량 수작업을 통해 해체·분리하기 때문에 처리 과정 중 인체에 유해한 물질의 발생으로 인한 환경적 유해성이 존재한다. 폐LCD 유리의 경우 폐제품에서 약 5000 톤, 공정스크랩 약 8만 톤이 발생할 것으로 추정되나 적합한 재활용 기술이 없다.
⏹기술개발 의의
국내 폐디스플레이 재활용 기술 기반을 확보하고, 디스플레이 폐유리 재활용 가치를 제고하면서 타 유리제품 재활용으로 기술을 확산시킬 수 있다. 그리고 최종 수요자 중심의 기술개발을 통한 디스플레이 폐유리 재활용 산업의 생태계를 구축할 수 있다.
⏹기대성과
기술적으로 디스플레이 자동화 해체공정과 폐유리 자원순환 공정 확립으로 폐유리 재활용산업 성장 기반을 구축하고, 폐디스플레이의 부품 소재별 해체·회수 체계 확립 및 재생유리 소재화·상품화로 고부가가치화, 폐디스플레이 유리 재활용 원천기술 및 재활용 유리를 이용한 고부가 제품 제조 기술을 확립할 수 있다.
경제적으로는 체계적 해체·선별 기술 확보를 통해 해체 후 회수 소재의 가치를 상승시키고, 디스플레이 폐유리 재활용 시 신제품 대비 에너지를 30% 이상 절감한다. 현재 전량 수입되고 있는 유리원료인 규사의 수입대체 효과와 재활용 제품의 고부가 소재화 사업을 통해 관련 산업의 활성화도 기대된다.
환경적으로는 100만 톤의 폐디스플레이 재활용 시 약 92만 톤의 이산화탄소 배출량 감축 효과가 있고, 폐디스플레이의 적정한 재활용을 통해 폐기물 배출을 최소화하고 매립되는 전자폐기물의 양을 최소화해 토양오염을 감소시킨다.
<폐영구자석 희토류 금속회수 기술>
전 세계적으로 IT, 자동차 분야 등 첨단산업에서 네오디움(NdFbB) 영구자석의 수요 및 이에 따른 폐자석의 배출은 지속적으로 증가 추세다.
또 현재 국내에서 발생되는 영구자석이 포함되어 있는 모터는 고철로 처분되고 있어 네오디뮴(Nd) 등 희토류금속의 손실이 심각하며, 순환활용 기술개발이 시급하다.
따라서 첨단산업 강국임과 동시에 자원빈국인 국내 현실을 감안할 때 네오디움계 폐자석의 순환 활용 기술개발은 국내 희토류금속 수급 안정화에 매우 중요하다.
⏹기술개발 의의
국내 최초 네오디움계 폐자석 재활용 고유기술을 확립할 수 있고, 국내 네오디뮴(Nd)·디스프로슘(Dy) 등 희토류금속 자원 수급 안정화 기반을 갖출 수 있으며, 산학연 공동연구를 통한 중소기업 기술경쟁력을 향상시키고 및 국내 관련 산업을 활성화 시킬 수 있다.
⏹기대성과
기술적으로 환경친화적 습식제련 자원순환 공정기술을 확보하고, 우수한 범용성 기술 확보를 통한 다양한 네오디뮴 함유 폐자원 활용기술에 대한 기반을 확립한다.
경제적으로는 NdFeB계 폐자석에서 희토류금속을 회수해 재활용하는 기반을 구축하고, 연간 380억 원 이상에 달하는 국내 희토류 재활용 시장을 선점하면서 수입 대체도 가능해진다.
환경적으로는 NdFeB계 폐자석의 재활용 활성화를 통한 환경오염 저감, 천연 광물에서의 희토류금속 회수공정 대비 폐수 및 2차 폐기물 발생량 60% 저감, 폐자석 1000톤 재활용 시 100톤/년에 달하는 온실가스 감축 등의 성과가 기대된다.
<대용량 리튬이온전지 해체·유용자원 회수기술>
자동차 배기가스에 의한 미세먼지, 대기오염 규제 등 친환경 성장과 맞물려 급격한 자동차 산업의 변화 및 차량 에너지원의 다변화가 예상된다.
풍력, 태양광 발전용 에너지 저장시스템으로 리튬 이차전지의 사용도 지속적으로 증가한다. 그리고 전 세계 리튬, 코발트, 니켈, 망간의 생산량은 전기자동차용 리튬이차전지 수요 증가에 따라 공급 부족이 예상된다.
따라서 리튬이차전지 재활용을 통해 전략광물인 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등의 안정적 확보 및 국내 전지산업의 경쟁력을 제고시킬 수 있다.
⏹기술개발 의의
대용량 리튬전자전지의 안정적 해체·파쇄를 위한 국내 최초 고효율 방전기술을 확립할 수 있고 방전된 모듈, 셀의 파쇄, 분쇄, 분급을 통한 침출공정 투입용 원료 농축기술을 확립 가능하다.
또한 습식 제련공정 기반 폐리튬 이차전지로부터 고순도 희유금속 회수 및 국내 자원수급 안정화에 기여한다. 폐기된 리튬이차전지를 재활용해 다시 리튬이차전지 원료로 공급하는 완전순환형 기술 확립도 가능해진다.
⏹기대성과
기술적으로 환경친화적 습식제련 자원순환 공정기술을 확보할 수 있고, 폐리튬 이차전지에 포함된 다양한 유기금속의 효율적 분리 회수를 통해 재활용 기술의 발전을 도모한다.
경제적으로는 자동차용 리튬이차전지에서 희유금속 회수 및 이의 재자원화 기반을 구축하고, 연간 1000억 원 이상의 국내 전략금속 수입을 대체하면서 안정적인 원료 확보가 가능해진다.
환경적으로는 자동차용 리튬이차전지의 재활용 활성화를 통한 중금속 오염을 저감하고, 연소 방식에 의한 리튬이차전지 재활용 시 발생하는 환경유해물질도 저감된다.
리튬이온전지의 재활용기술 개발을 통해 향후 풍력, 태양광 발전 등의 친환경 신에너지원의 재활용 기술로 확대 기반을 구축할 수 있다.
<마그네슘계 폐부품 유용자원 회수기술>
마그네슘은 수송기기 및 휴대용 전자기기의 경량화에 따라 사용량이 급증하고 있으나, 사용이 완료된 폐부품은 적절한 선별 없이 알루미늄 등의 금속에 혼입되어 낮은 가치로 재활용되고 있다.
또 자동차에 사용된 마그네슘 소재의 재활용 활성화를 위해 재생제품의 고부가화 및 처리공정의 친환경화가 필요하다.
난연성 마그네슘 제조 기술을 활용해 폐부품 처리공정에서의 온실가스 발생량의 획기적인 저감 및 재생제품의 고성능화가 가능하다.
⏹기술개발 의의
자동차에 사용된 마그네슘계 부품의 자원재활용 기술을 확보할 수 있고, 마그네슘 소재의 제조 및 부품화 과정에서 발생하는 온실가스 배출량도 감축할 수 있다.
아울러 배출가스거래제에 대한 국내 마그네슘 산업계의 경쟁력도 확보 가능하다.
⏹기대성과
기술적으로 국내 고유 기술인 난연 마그네슘 제조의 상용화 기반이 구축되고, 마그네슘의 용해·주조 과정에서의 고부식성 가스 사용량 저감에 따른 설비 수명이 향상된다.
경제적으로는 재생된 잉곳을 이용한 부품 제조공정에서의 고가의 보호가스 사용량 저감 및 부품의 안전성 향상이 기대된다.
온실가스 배출량 저감을 통한 배출가스거래제의 관련 산업에 대한 영향 최소화도 가능해진다.
환경적으로는 마그네슘의 폐부품 및 스크랩의 용해·주조 과정에서의 온실가스 사용량이 대폭 저감된다.
<저급 PET 폐자원의 화학원료화 재활용기술>
PET는 열안정성, 투명도, 강도 등의 물성이 우수해 용기류·필름·섬유 등과 같은 다양한 분야에 활용되고 있으며 이에 따라 PET 폐자원의 배출은 지속적으로 증가 추세다.
현재 PET 폐자원의 회수율이 낮아 재활용률이 낮으며, 미회수 PET 폐자원은 소각·매립되고 있어 환경오염을 유발할 뿐만 아니라 경제적으로 많은 손실이 발생하고 있다.
따라서 PET계 폐자원을 효율적으로 처리할 수 있는 기술이 필요하며, 재활용 제품의 다양한 고부가가치화로 재활용 경제성 및 시장 안정성 제고가 요구된다.
⏹기술개발 의의
미활용 PET계 폐자원의 고부가 화학원료화 재활용 체계를 확립할 수 있고, 회수된 화학원료의 용도 다변화 기술을 확보 가능하고, 산학연 공동연구를 통한 사업화 기술경쟁력 제고 및 신산업 창출이 가능해진다.
⏹기대성과
기술적으로 PET 폐자원의 특성에 맞는 적정기술을 적용한 친환경 화학원료화 재활용 시스템을 구축하고, PET 폐자원 재활용 기술의 패키지화를 통해 기술 수출 기반을 확립한다.
경제적으로는 탄소성적표지 등 그린마케팅에 활용할 수 있고 글로벌 마케팅에 대한 경쟁력을 확보한다. 새로운 친환경 소재 개발을 통한 틈새시장 개척 및 시장 활성화도 가능하다.
환경적으로는 대량 발생하는 폐자원의 매립량 저감 및 주변 환경오염 개선, PET 폐자원의 특성에 맞는 공정 발생으로 2차 폐기물 최소화, PET 재활용으로 신제품 생산 대비 최대 70%의 이산화탄소 배출 감소 등의 성과가 기대된다.
<탈질 폐촉매로부터 유용자원 회수기술>
미세먼지 등 대기오염의 주된 원인인 질소산화물 배출을 엄격히 규제함에 따라 탈질 촉매의 수요가 급증하고 있다.
국내에서 발생하는 탈질 폐촉매는 연간 약 1만1000톤이나, 대부분 매립되고 있어 환경적, 경제적으로도 큰 부담이다.
탈질 촉매의 사용량이 월등한 미국, 중국, 유럽과 최근 석탄 화력발전의 비중이 높아지고 있는 동남아 지역에 기술 수출도 가능하다.
⏹기술개발 의의
탈질 촉매로부터 유가금속 회수를 통한 자원순환 고유 기술을 확립할 수 있고, 국내 바나듐・텅스텐・티타늄 등 전략금속 자원 수급 안정화 기반의 확보가 가능하고, 산학연 공동연구를 통한 중소기업 기술 경쟁력 향상 및 국내 관련 산업 활성화가 가능해진다.
탈질폐촉매의 재활용 기술개발로 폐촉매 교환시기가 단축되면 미세먼지 저감이 기대된다.
⏹기대성과
기술적으로 세계 최초 탈질 폐촉매로부터 유가금속을 고효율로 회수하는 공정을 개발하고, 다른 유가금속 회수에 고효율 침출 및 분리정제 기술 확대 적용이 가능해진다.
경제적으로는 폐기물을 발생하는 탈질 폐촉매의 재자원화 및 폐기비용 절감, 촉매 원료의 대외 의존도를 낮추고 안정적인 원료 확보 가능, 철강 및 초경공구 산업의 원료 소재로서 응용범위 확대 가능 등의 성과가 기대된다.
환경적으로는 매립에 의한 중금속 용출에 따른 토양 및 수질오염 등의 저감과 고효율 회수 공정을 통한 폐수 및 공정부산물을 최소화할 수 있다.
<조혜영 기자>