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김용준 ( Yong-jun Kim ),김우일 ( Woo-il Kim ),엄남일 ( Nam-il Um ),서용칠 ( Yong-chill Seo ),이은송 ( Eun-song Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
본 연구에서는 화학물질로부터 취약계층의 보호를 위해 초·중·고교와 같은 교육기관에 보관 중인 수은함유 폐제품류를 안전하게 수집·운반하여 적정 처리하는 시범사업을 수행함으로써 미나마타협약을 이행하고자 하였다. 교육기관에 보관중인 수은함유 폐제품류는 온도계, 체온계, 혈압계, 기압계 및 기타 계측기기류로 조사되었으며, 이들 수은함유 폐제품류는 소량으로 배출되기 때문에 수집·운반·처리과정에서 발생하는 폐제품류 처리비용의 절감 및 처리효율 향상을 위해서는 거점 수거방식이 효율적인 것으로 판단되었다. 또한, 수은함유 폐제품류의 거점 수거방식을 이용할 경우 안전한 운반 및 보관을 위해 파손되지 않도록 비닐포장을 하고 최종적으로 골판지 상자 등을 사용하여 배출되도록 하며, 취급 담당자에게 취급·운반·보관·안전사고 대응에 관한 교육을 실시하였다. 수은함유 폐제품류를 5 cm 이하로 파쇄할 경우 대부분 원소수은의 형태로 회수가 가능하며, 잔재물에 미량 잔류하는 수은은 600 ℃, 0.1 atm의 조건에서 열처리를 통해 회수 할 수 있었다. 이에 따라 본 연구를 통해 마련된 수은함유 폐제품류의 수집·운반 및 관리기준 지침(안)을 실제 교육기관의 수은함유 폐제품류 수거사업에 활용하였고, 부족한 내용을 보완하였다. 또한 가정에서 발생한 생활폐기물 중 수은함유 폐제품류의 수거사업에 활용가능성을 검토 하였다.
폐기물 소각시설 비산재의 함량-용출 상관관계 도출을 통한 수은화합물 안정도 평가
이은송 ( Eun-song Lee ),백승기 ( Seung-ki Back ),조수진 ( Soo-jin Cho ),김기헌 ( Ki-heon Kim ),서용칠 ( Yong-chill Seo ) 한국폐기물자원순환학회 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.7
This study provides the correlation between mercury (Hg) content and leachate concentration of fly ash (FA) from waste incinerators: a municipal solid waste incinerator (MSWI) and a medical waste incinerator (MWI). In addition, the stability and leaching characteristics of Hg were estimated to develop stabilization treatment technology for hazardous waste having the leachate Hg concentration as 0.005 mg-Hg/L based on the waste management law in Korea. As a result of a sequential extraction procedure consists of five-steps, FA (MSWI) and FA (MWI) contained mainly unstable mercury compounds with high solubility or sensitive to changes in pH. The major constituents were found to be Ca, Fe and Si by the x-ray fluorescence analysis. The high alkalinity ([Ca]/[Si]) could affect the conversion of Hg compounds to amphoteric ions, then could contribute to the increasing of F3 fraction from the sequential extraction procedure. Fe could affect oxidation of Hg and increasing the production of HgO. These factors could affect the increase in mobility of Hg compounds in fly ash; spraying lime (Ca(OH<sub>2</sub>) in air pollution control devices also could affect the high mobility of Hg compounds. Therefore, the development of control technology (e.g. stabilization) of discharged fly ash by considering the chemical properties and stability.
이은송 ( Eun-song Lee ),조수진 ( Su-jin Cho ),이상엽 ( Sang-yeop Lee ),장하나 ( Ha-na Jang ),서용칠 ( Yong-chill Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
수은의 배출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위하여 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 2013년도에 채택되었다. ‘17.08.16 협약이 발효되었으며 우리나라는 현재 비준 준비 중이다. 협약문 Article 7조에서는 소규모 및 금속광산으로부터 발생된 폐기물의 관리를 위한 사항을 다루고 있다. 국내 총 1,748개의 금-은 광산이 존재하며 1990년대 후반까지 약 95%의 광산이 폐광되었다. 최근 소규모 금속광산 주변지역 토양의 수은 오염 사례가 발견되고 있으며 실제 현장시료채취 및 수은함량 분석결과 26.39 mg-Hg/kg으로 조사되었다. 현행 토양환경보전법 시행규칙 [별표 3] 토양오염우려기준 (수은항목 4 mg-Hg/kg)에 따라 토양오염지역으로 간주할 수 있으므로 해당 지역은 현행법에 따라 수은오염토양 및 광미의 적정처리와 복원이 요구된다. 본 연구에서는 수은오염광미 및 주변지역 토양의 복원을 위한 열적처리기술을 적용하였으며 수은에 대한 열적감량 특성과 처리 후 발생된 잔재물에 대한 용출특성을 평가하였다. 열처리 실험은 300-700℃의 온도범위에서 100℃ 간격으로 1, 3, 5, 10, 20, 30분의 조건에서 진행하였고 F1 NH<sub>4</sub>Cl, F2 CH<sub>3</sub>COOH, F3 KOH, F4 12M HNO<sub>3</sub>, F5 Aqua regia로 구성된 단계별용출법을 적용하였다. 실험결과 300℃, 20분동안 열처리를 진행할 경우 토양오염우려기준 4 mg-Hg/kg 미만으로 수은의 처리가 가능하였다. 이후 발생된 잔재물에 대한 수은의 안정도 평가결과 F4가 대부분을 차지하여 비교적 안정한 금속결합성 수은화합물로 구성된 것으로 판단된다. 이러한 연구를 통해 향후 소규모 금속광산 주변지역의 토양오염정화 및 복원을 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이은송 ( Eun-song Lee ),백승기 ( Seung-ki Back ),정법묵 ( Bup-mook Jung ),성진호 ( Jin-ho Sung ),서용칠 ( Yong-chill ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-
수은의 배출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위하여 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 2013년도에 채택되었다. Article 11에서는 수은폐기물을 수은 오염, 함유, 구성 폐기물 등 총 3가지 종류로 구분하여 정의하고 있다. 현재 국내법 체계상 수은폐기물은 따로 분류 및 처리되고 있지 않은 상황이다. 국내 수은폐기물은 발생원에 따라 넓은 농도범위의 수은을 포함하고 있다. 산업시설에서 발생한 수은폐기물은 지정 폐기물로 분류되어 폐기물관리법에서 지정하고 있는 고형화 처리 후 매립되고 있다. 매립된 고농도 수은 함유 폐기물은 장기간에 걸쳐 환경에 노출되었을 때 시멘트 고화체로부터 고농도 수은 함유 침출수가 유출되어 2차 오염원이 발생할 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 고형화 처리를 거쳐 매립된 수은폐기물이 매립지에 장기간 존재하였을 때 환경에 미칠 영향을 알아보고자 하였다. 또한 수은폐기물의 처리방법으로써 고형화 처리법이 적절한 방법인지 알아보기 위해 장기용출 시험법을 적용해보았다. 대상 시료로써 국내 산업시설 발생 폐슬러지 및 원소수은을 사용하였다. 시멘트 고화체 제작을 위해 현재 국내 폐기물관리법에 명시된 고형화물 1 ㎥ 당 시멘트 150 kg 이상 첨가기준 및 28일의 양생기간을 준수하였다. 또한 장기용출 실험의 용출용매로써 pH 4, 7, 10의 버퍼용액을 사용하였다. 용출용매는 1, 3, 7, 28일 주기로 교체해 주었다. 용출액 수은 함량분석결과 초기단계에 용출시험 기준치 수은항목 0.005 mg/L 이상의 수은이 용출되었음을 확인하였다. 28일 이후에 용출되는 수은량이 점차 감소하는 추세를 나타내었으나 여전히 수은이 용출되는 것을 확인하였다. 이러한 실험결과로 보아 고농도 수은폐기물을 대상으로 고형화 처리를 진행하는 것은 적절하지 않은 방법으로 판단된다. 그러므로 고농도 수은폐기물은 고형화 처리 이외의 기술을 적용시킬 필요가 있으며 고농도의 수은을 포함하고 있는 수은폐기물의 매립을 제한할 필요가 있다고 판단된다.
이은송 ( Eun-song Lee ),백승기 ( Seung-ki Back ),성진호 ( Jin-ho Sung ),김정훈 ( Jeong-hun Kim ),이주찬 ( Joo-chan Lee ),조수진 ( Soo-jin Cho ),( Ahm Mojammal ),서용칠 ( Yong-chill ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
수은의 배출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위하여 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 2013년도에 채택되다. Article 11에서는 수은폐기물을 수은 오염, 함유, 구성 폐기물 등 총 3가지 종류로 구분하여 정의하고 있다. 국내 폐기물관리법에 따라 수은 폐기물은 별도 분류되고 있지 않으나, 지정폐기물로 간주되어 안정화 또는 고형화 처리 후 관리형 매립지에 최종 처분하도록 지정하고 있다. 본 연구에서는 국내 산업시설로부터 배출된 비산재 등을 대상으로 킬레이트를 이용한 안정화 처리기술에 대한 연구를 진행하였다. 대표적인 킬레이트 물질로 알려진 EDTA 0.1 mol과 염화수은 (HgCl<sub>2</sub>) 등을 안정한 형태인 황화수은 (HgS)으로 전환시키기 위해 황이 포함된 황화나트륨 (Na<sub>2</sub>S) 0.2 mol, 비산재 10g을 6시간동안 혼합하였다. 안정화 처리 후 고체와 액체를 분리시키기 위해 105 ℃에서 충분히 건조시켜 수분을 증발시켰다. 이후 킬레이트 처리된 비산재의 화학적 안정도를 평가하기 위하여 pH에 따라 5단계 용출단계로 구성된 단계별용출법을 적용하였다. 각 단계별 용매로써 증류수(1단계), 0.1M CH<sub>3</sub>COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 12M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 사용하였다. F1 단계에서 3%, F단계 약 10%, F3~5단계에서는 80~90%의 수은이 용출되었다. 이러한 사실로 보아 염화수은 (HgCl<sub>2</sub>) 등 용해도가 높은 수은화학종이 화학적으로 안정한 형태로 전환되었다고 추측된다. 본 반응의 화학적 매커니즘을 파악하기 위하여 XRD 분석을 적용하였다. 분석결과 Schuetteite (Hg<sub>3</sub>O<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>))라는 물질의 광물이 생성되었다. 본 광물은 결정체를 이루어 약 pH 2~3의 조건에서 일부 용출될 뿐 물리화학적으로 안정한 형태로 조사되었다. 그러므로 본 연구결과 국내 산업시설로부터 배출된 비산재를 대상으로 안정화 처리기술을 적용할 경우 염화수은 (HgCl<sub>2</sub>) 등 용해도가 높은 수은화학종을 지구상에 존재하는 광물로 전환시켜주는 Secondary Mineral 효과를 검증할 수 있었다. 단, 저농도 수은 오염 폐기물만을 대상으로 적용 가능한 기술이며 고농도의 경우 열적처리 등 수은을 제거할 수 있는 기술적용이 필요하다. 사사: 이 연구는 국립환경과학원의 “수은 유출저감을 위한 BAT 및 BEP 관리방안” 연구 용역 및 한국에너지기술평가원의 “에너지인력양성사업”에서 지원받았으며, 이에 감사드립니다.
KSLT, TCLP 및 단계별용출법을 이용한 국내 산업시설부산물의 용출특성 평가
이은송 ( O Eun-song Lee ),백승기 ( Seung-ki Back ),성진호 ( Jin-ho Sung ),이주찬 ( Joo-chan Lee ),김정훈 ( Jung-hoon Kim ),( Ahm Mojammal ),장하나 ( Ha-na Jang ),서용칠 ( Yong-chill Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-
수은의 노출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약이 2013년도에 채택되었다. Article 9에서는 토양, 수계 및 폐기물로 배출되는 수은의 관리를 요구하고 있으며, 수은 오염 폐기물의 처리에 대한 중요성이 증대되고 있다. 국내 폐기물은 용출시험기준치 만족 여부에 따라 지정폐기물로 분류되고 있으며, 이는 대부분 매립처분되는 것으로 조사되었다. 불안정한 형태로 결합되어 있는 수은화합물은 용매의 pH조건에 따라 용출되며, 매립지 환경으로 유출될 것으로 예상된다. 따라서 용출시험기준은 폐기물에 함유된 불안정한 형태의 수은화합물을 검출하는 역할을 수행해야 한다. 본 연구에서는 국내 산업시설 배출 폐기물을 대상으로 폐기물용출시험법(KSLT)과 TCLP 및 단계별 용출법(SEP)을 적용하여, 용매의 pH와 시험방법에 따른 수은화합물 용출특성을 비교분석하였다. 산업시설부산물(폐슬러지 (S1), 폐토사 (S2), 비산재 (S3))을 대상으로 3가지 시험법을 적용하였다. 5단계로 구성된 SEP를 적용하였으며, 각각 증류수(1단계), 0.1M CH<sub>3</sub>COOH+0.01M HCl(2단계), 1MKOH(3단계), 12M HNO<sub>3</sub>(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 용출용매로 사용한다. EPA Method 7470A를 적용하여 용출시험액의 수은 농도를 분석하였다. 1,2 단계에서 용출되는 수은화합물은 불안정한 형태로써 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. S1의 경우, KSLT 및 TCLP 용출액 수은농도는 각각 0.012 mg-Hg/L 및 0.194mg-Hg/L으로 분석되었다. 또한, SEP 1단계 0.013 mg-Hg/L, 2단계 0.167 mg-Hg/L로 분석되었다. SEP 1단계와 KSLT(pH 5-6) 그리고, 2단계와 TCLP(pH 2)의 결과값의 비교를 통해 pH가 용출에 중요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 해당시료는 KSLT의 기준치를 초과하여 지정폐기물로 분류되나, TCLP 기준치를 만족하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 용출시간, 교반방법 및 고액비 등의 시험인자가 수은화합물의 용출에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 두 시험법의 직접적인 비교는 적절하지 않은 것으로 판단된다.