생활폐기물(生活廢棄物) 소각(燒却) 바닥재의 자력선별(磁力選別)에 따른 ferrous material의 분리(分離) 특성(特性)

엄남일,한기천,유광석,조희찬,안지환,Um, Nam-Il,Han, Gi-Chun,You, Kwang-Suk,Cho, Hee-Chan,Ahn, Ji-Whan 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.3

도심지에서 발생하는 생활폐기물들은 재활용 가능한 목재나 iron 등을 분리시킨 후 소각장으로 보내지기 때문에 자기류나 유리류 그리고 가장 많은 양을 차지하고 있는 가연성 물질로 존재하게 된다. 하지만 소각 전 분리 공정에도 불구하고 생활폐기물에서의 iron의 함유량은 약 $3{\sim}11%$에 달하고 있다. 이러한 iron은 소각로에서 소각 처리될 경우 약 $1000^{\circ}C$의 온도(로의 내부 온도)에서 산화반응에 의해 표면에 산화물 층을 형성하게 된다. 소각된 바닥재는 water-cooling냉각 처리를 통해 냉각되며 물과 접촉한 iron 표면의 산화물 층은 심한 붕괴가 일어나 부식작용이 더욱 활발히 일어나며 많은 양의 ferrous material($Fe_3O_4,\;Fe_2O_3,\;FeS_2$)을 생성하게 된다. 이러한 iron과 ferrous material은 산화 환원 작용에 의해 부피변화를 일으키기 때문에 시멘트 골재 등으로의 재활용 시 많은 문제점을 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소각 바닥재를 이용하여 각 입도별 자력선별에 따른 ferrous material의 분리 특성에 대해 연구하였다. 그 결과 전체 바닥재의 약 18.7%(ferrous product; $Fe_3O_4,\;Fe_2O_3,\;FeS_2$, iron)가 자력선별(자력세기:3800gauss)에 의해 분리 되었으며 1.18mm이상의 입도에서 전체 ferrous product의 87.7%가 분포하였다. iron의 경우 전체 바닥재의 약 3.8%의 함유량을 보였으며 1.18mm이상의 입도에서 전체 iron의 99%이상이 존재하였다. The bottom ash of municipal solid waste incineration generated during incineration of municipal solid waste in metropolitan area consists of ceramics, glasses, ferrous materials, combustible materials and food waste and so on. Although the ferrous material was separated by the magnetic separation before the incineration process, of which content accounts for about $3{\sim}11%$ in bottom ash. The formation of a $Fe_3O_4-Fe_2O_3$ double layer(similar to pure Fe) on the iron surface was found during air-annealing in the incinerator at $1000^{\circ}C$. A strong thermal shock, such as that takes place during water-cooling of bottom ash, leads to the breakdown of this oxidation layer, facilitating the degradation of ferrous metals and the formation of corrosion products and it existed as $Fe_2O_3,\;Fe_3O_4\;and\;FeS_2$. So, many problems could occur in the use of bottom ash as an aggregate substitutes in construction field. Therefore, in this study, the separation of ferrous materials from municipal solid waste incineration bottom ash was investigated. In the result, the ferrous product(such as $Fe_2O_3,\;Fe_3O_4,\;FeS_2$ and iron) by magnetic separator at 3800 gauss per total bottom ash(w/w.%) accounted for about 18.7%, and 87.7% of the ferrous product was in the size over 1.18 mm. Also the iron per total bottom ash accounted for about 3.8% and the majority of it was in the size over 1.18 mm.

생활폐기물(生活廢棄物) 소각(燒却) 바닥재의 자력선별(磁力選別)에 따른 크롬과 니켈의 거동(擧動)

안지환,엄남일,조계홍,오명환,유광석,한기천,조희찬,한춘,김병곤,Ahn, Ji-Whan,Um, Nam-Il,Cho, Kye-Hong,Oh, Myung-Hwan,You, Kwang-Suk,Han, Gi-Chun,Cho, Hee-Chan,Han, Choon,Kim, Byong-Gon 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.6

생활 폐기물은 대부분 유리류와 자기류뿐만 아니라 많은 양의 iron을 함유하고 있으며 약 $3{\sim}11%$에 달한다. 대부분의 iron은 Ni-Fe와 Ni-Cr-Fe 같은 합금으로 존재하거나, 부식방지와 광택을 위해 Ni와 Cr로 도금된 iron으로 존재하고 있기 때문에 소각로에서 소각될 경우 철 재품 표면에 심하게 파손된 $Fe_3O_4$층과 함께 $NiFe_2O_4$와 FeCr_2O_4$을 형성하게 되어 바닥재에 존재하게 되어 중금속산화물 층을 형성시킬 수 있다. iron은 자력이 매우 강해 자력선별에 의해 쉽게 선별되며 이러한 효과로 인해 중금속 산화물의 선별까지 얻을 수 있다. 또한 바닥재는 다양한 Ni와 Cr 산화물들을 함유하고 있으며, Ni와 Cr은 강자성을 띈 물질이기 때문에 자력선별에 의해 큰 영향을 받을 수 있다. 따라서 자력선별에 따른 Ni와 Cr의 거동에 대해 조사하였으며 그 밖의 다른 중금속(Cu, Pb, Cd, As)들의 거동 또한 확인해 보았다. 그 결과 Ni와 Cr은 약 $45{\sim}50%$의 선별율을 보였으며, Cu와 Pb는 $15{\sim}20%$을 나타냈다. 또한 자력선별 전과 후의 바닥재에 대해 Ni와 Cr의 용출량을 확인해본 결과 자력선별 후 바닥재의 용출량이 더 낮음을 확인할 수 있었다. Although the ferrous material was separated by the magnetic separation before the incineration process, the municipal solid waste incineration bottom ash generated during incinerator in metropolitan area consists of many iron products which account for about $3{\sim}11%$ as well as ceramics and glasses. The formation of $NiFe_2O_4$ and $FeCr_2O_4$ with a $Fe_3O_4-Fe_2O_3$ (similar to pure Fe) on the surface of iron product was found during air-annealing in the incinerator at $1000^{\circ}C$, because Ni and Cr has a chemical attraction about iron is using to coat with Ni and Cr metals for poish or to prevent corrosion. Therefore, Fe-Ni Cr oxide can be formed on durface of the iron product and it can be separated from bottom ash through the magnetic separation. So, in this study, the separation ratio of heavy metals as magnetic separation and mineralogical formation of Fe-ion(heavy metal) in ferrous metals corroded were investigated. As the result, the separation ratio of Ni and Cr based on particle sizes accounted for about $45{\sim}50%$, and Cu and Pb accounted for below 20%. Also, the leaching concentration of Ni and Cr in bottom ash separated by magnetic separation was lower than that in fresh bottom ash.

가속탄산화를 통한 Ca-rich Waste Mineral의 정량적인 CO₂ 고용량 평가

남성영,엄남일,안지환,Nam, Seong-Young,Um, Nam-Il,Ahn, Ji-Whan 한국세라믹학회 2014 한국세라믹학회지 Vol.51 No.2

Accelerated carbonation is a technique that can be used as a CCS technology for $CO_2$ sequestration of approximately 5~20% in a stable solid through the precipitation of carbonate. An alkaline inorganic waste material such as ash, slag, and cement paste are generated from incinerators, accelerated carbonation offers the advantage of lower transport and processing costs at the same generation location of waste and $CO_2$. In this study, we evaluated an amount of $CO_2$ sequestration in various types of inorganic alkaline waste processed by means of accelerated carbonation. A quantitative evaluation of $CO_2$ real sequestration based on a TG/DTA analysis, the maximum 118.88 $g/kg_{-waste}$ of $CO_2$ in paper sludge fly ash, the maximum 134.46 $g/kg_{-waste}$ of $CO_2$ in municipal solid waste incinerator bottom ash, the maximum 9.72 $g/kg_{-waste}$ of $CO_2$ in industrial solid waste incinerator fly ash, and the maximum $18.19g/kg_{-waste}$ of $CO_2$ in waste cement paste.

폐형광등 재활용처리시설에서 수은의 물질수지분석

김우일 ( Woo-il Kim ),김지연 ( Ji-yeon Kim ),엄남일 ( Nam-il Um ),김기헌 ( Ki-heon Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

수은은 인체독성과 생물농축성 그리고 대기를 통한 장거리 이동성이 크기 때문에 국제적으로 관리가 필요한 화학물질로 인식되어 왔다. 이에 따라 유엔환경계획(UNEP) 집행이사회에서는 2013년 “수은에 관한 미나마타협약”을 채택하였다. 미나마타협약은 국제적으로 수은사용 및 배출을 저감하는 것이며, 이를 위해 모니터링, 배출원 관리, 원자재 및 제품관리, 폐기물 처리, 노출저감, 기술개발 등 6개 주요 분야별 관리방안을 마련하도록 요구하고 있다. 본 연구에서는 국내 폐형광등 재활용처리시설에 처리방식에 따라 처리공정별 수은 농도변화를 측정하여 공정단계별 수은 물질수지를 분석하였다. 처리방식으로 건식과 습식시설을 각각 선정하여 현장에서 공정단계별 입자상과 기체상 수은 농도, 유량을 측정하거나 시료를 일정시간 동안 3회 채취하여 분석하였다. 또한 직관형 형광등 무게 당 투입 갯수를 확인하였다. 형광등 투입구, 파쇄장치, 건식 및 습식 수은 처리공정, 대기방지시설 등에서 분진, 유리, 비철, 활성탄 등 26개 시료를 채취하고, 수은농도를 측정하여 물질수지를 계산하였다. 연구 결과, 폐형광등 재활용시설로 입고되는 직관형 폐형광등은 박스 당 무게는 약 40-45 kg이고, 형광등 개수는 약 240개 정도이었다. 일부 환형, 일체형 형광등이 처리시설 투입구로 투입되지 않도록 미리 제거하였고, 처리과정에서 발생한 폐기물 중 수은 함량농도를 측정한 결과, 분진, 슬러지, 폐활성탄 및 폐수에서 높게 검출되었다.

CaCO₃ 첨가법에 따른 재생 ONP의 특성변화

안영준,남성영,엄남일,안지환,한춘,Ahn, Young-Jun,Nam, Seong-Young,Um, Nam-Il,Ahn, Ji-Whan,Han, Choon 한국세라믹학회 2014 한국세라믹학회지 Vol.51 No.2

In order to improve the refresh rate of old newspaper(ONP), PCC shape-controlling experiments were carried out. The effect of a PCC polymorph on improving the quality of old newspaper was studied for a transformation from waste paper to eco-friendly paper. The synthesis of PCC consists of an in-situ process and a loading process to enhance the refresh rate of old newspaper. The characteristics between the in-situ process and the loading process could be analysed by SEM analyses of coated fiber surfaces. The retention rate ranges from 65 to 67% after the application of the in-situ process, and that after the loading process ranges from 55 to 58%. The retention rates thus show a difference of about 7-10%. In addition, the whiteness and ERIC characteristics of the in-situ process gave more efficient results than those of the loading process.

플라스틱류 폐기물 수거거부 사태 발생원인과 대책

김형욱 ( Hyeong-wook Kim ),엄남일 ( Nam-il Um ),김우일 ( Woo-il Kim ),이영기 ( Yung-kee Lee ),김기헌 ( Ki-heon Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.4

China banned the import of solid waste at the end of 2017 due to serious environmental pollution problems caused by the illicit import and smuggling of solid wastes by illegal dealers. As a result of this measure, plastic wastes from Europe and other countries in the world have entered into the domestic plastic recycling market, and domestic recycling collection companies have refused to collect plastic waste. As a result, China’s import bans have reduced exports of domestic plastic waste by 57%, and have increased imports of plastic waste from Japan, Europe, and other countries. In addition, the prices of domestic PET, PE, and PP compression products fell due to the drop in international oil prices. Contract prices for recyclable resources in apartment complexes declined 25% in March of 2018 compared to March of 2017, and contract prices after the refusal of collection in April 2018 decreased 7% from March. In the case of solid fuel production of waste vinyl, which is difficult to separate, it is difficult to satisfy quality standards when manufacturing solid fuel because it contains foreign materials. Therefore, additional production is small in addition to the obligation to recycle due to the declining price competitiveness of solid fuel products.

인천지역 교육기관의 수은함유폐기물 시범처리

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.

산업폐기물의 가속 탄산화법을 이용한 CO2 고용화 및 중금속 안정화 특성 연구

정성명 ( Seong Myung Jung ),남성영 ( Seong Young Nam ),엄남일 ( Nam Il Um ),서주범 ( Joo Beom Seo ),유광석 ( Kwang Suk Yoo ),엄태인 ( Tae In Ohm ),안지환 ( Ji Whan Ahn ) 한국광물학회 2013 광물과산업 Vol.26 No.-

In this study, an accelerated carbonation process was applied to stabilize hazardous heavy metals of industrial solid waste incineration (ISWI) bottom ash and fly ash, and to reduce CO2 emissions. The most commonly used method to stabilize heavy metals is accelerated carbonation using a high water-to-solid ratio including oxidation and carbonation reactions as well as neutralization of the pH, dissolution, and precipitation and sorption. This process has been recognized as having a significant effect on the leaching of heavy metals in alkaline materials such as ISWI ash. The accelerated carbonation process with CO2 absorption was investigated to confirm the leaching behavior of heavy metals contained in ISWI ash including fly and bottom ash. Only the temperature of the chamber at atmospheric pressure was varied and the CO2 concentration was kept constant at 99% while the water-to-solid ratio (L/S) was set at 0.3 and 3.0 dm3/kg. In the result, the concentration of leached heavy metals and pH value decreased with increasing carbonation reaction time whereas the bottom ash showed no effect. The mechanism of heavy metal-stabilization is supported by two findings during the carbonation reaction. First, the carbonation reaction is sufficient to decrease the pH and to form an insoluble heavy metal-material that contributes to a reduction of the leaching. Second, the adsorbent compound in the bottom ash controls the leaching of heavy metals; the calcite formed by the carbonation reaction has high affinity of heavy metals. In addition, approximately 5 kg/ton and 27 kg/ton CO2 were sequestrated in ISWI bottom ash and fly ash after the carbonation reaction, respectively.

전기전자폐기물과 중고전기전자제품 간 구분 기준에 관한 연구

오정근 ( Jung-keun Oh ),조윤아 ( Yoon-a Cho ),엄남일 ( Nam-il Um ),신선경 ( Sun-kyoung Shin ),김기헌 ( Ki-heon Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

현대 사회는 4차 산업혁명의 시대로 넘어가면서 그에 따른 전기전자 산업의 급속한 발전이 이루어지고 있다. 이에 따라 다양한 전기전자 기기의 생산/사용의 급증 및 소비자들의 소비 패턴의 변화가 발생하였고, 이로 인하여 수많은 전기전자제품이 중고로 전락하여 재사용 목적으로 수출되거나, 폐기물로 취급되어 재활용 목적으로 수출입 되는 현상이 국제적으로 증가하고 있다. 사용이 끝난 전기전자기기를 폐기물로써 재활용 목적으로 수출하는 경우에는 그 안에 함유된 유해특성 및 유해물질을 규제하는 국제협약에 따라 승인을 받을 필요가 있으나, 재사용 목적으로 중고품을 수출하는 경우는 국제협약에 근거한 수출승인을 얻을 필요가 없다. 문제는 폐기물이 중고품으로 둔갑되어 국제협약에 따른 수출승인을 받지 않고 수출될 경우, 이 수출품은 운송 도중에 사고가 발생할 가능성이 있고, 상대국에 반입된 폐기물이 상대국의 환경에 위해를 줄 가능성이 있으며, 협약 상불법수출로 간주되어 수출품이 반출되는 등 국제적인 문제로 발전될 수 있다. 따라서 재사용에 적합하지 않은 전기전자기기가 재사용 목적으로 수출되는 일이 없도록 객관적으로 판단할 수 있는 지침 마련 및 이행이 중요하지만, 국내에서는 사용이 끝난 전기전자제품에 대해서 중고품 또는 폐기물로써 판단할 수 있는 구체적인 기준이 마련되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 중고제품과 폐기물 간의 판단에 대해 국제 협약 및 해외 국가에서 마련되어 있거나 시행하고 있는 지침서를 면밀히 검토하는 한편, 국내 전기전자폐기물의 실태 및 정세를 파악하여, 국제 협약을 올바르게 이행하면서도 우리나라 현실에 맞는 지침(안)을 작성하고자 하였다.

수출·입 폐기물의 관리 개선 마련 연구: 관세·통계통합품목분류표(HSK)를 중심으로

박윤수 ( Yoon Soo Park ),전태완 ( Tae-wan Jeon ),신선경 ( Sun-kyoung Shin ),엄남일 ( Nam-il Um ) 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회지 Vol.39 No.6

The export and import waste generated in Korea amounts to 2.63 million tons per year (about 4% of total industrial waste). During importing and exporting waste, an item code called the Harmonized System of Korea (HSK) is assigned to it through classification, inspection, and customs clearance procedures. This study prepared methods for identifying the current status of HSK, systematizing HSK, and effectively applying HSK. First, the following were investigated: the status of the HSK Code, the current status of HSK management in Korea, and HSK related to waste. As a result, Korea adopted the HSK classification table and operated with it as a notice by the Ministry of Economy and Finance. A system of 10 units is used, and there are about 339 HSK related to waste. Second, it was found that there were wastes without HSK or that some items did not match. 119 new HSK were proposed for 17 types of imported and exported waste. Third, it was found that, at times, responsible personnel made the wrong decision or intentionally entered incorrect HSK in the process of importing and exporting waste. Designated and ordinary industrial wastes under the “Waste Control Act” of Korea need to be linked with the HSK.