[특별기획] 국내ㆍ외 PCBs 처리기술 현황

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특·별·기·획(Ⅰ)

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서론

PCBs는 열에 안정하고, 열용량이 크며, 전기절연성 이 좋고, 화학적으로 불활성이면서 내산, 내알칼리성 등의 우수한 공업적 특성 때문에 [표 1]에 나타낸 바 와 같이 변압기, 축전기, 윤활유, 가소제, 도료 및 복사

지 등의 다양한 용도에 사용되었다.

그러나 PCBs의 독성과 잔류성 등이 알려진 이후 대부분의 국가에서는 70년대에 PCBs의 생산, 수입 및 개방계에서의 사용을 금지하였으며, 우리나라에서 도 1979년 전기설비기준령, 1990년 산업안전보건법,

· PCBs

신 선 경

국립환경과학원 제품안전성평가과, shinsun@me.go.kr

특별고압변압기 7,000kVA 초과

변압기 고압변압기 600kVA 초과~7,000kVA 이하 저압변압기 600kVA 이하

역류보상용 전력용 축전기

절연유 전동기 시동/기동 단상 전동기, 교류유도전동기, 수중펌프 등

가전제품 냉장고, 에어컨, 세탁기, 헤어드라이어, TV, 전자레인지 등

축전기 전등안정기 가정용 제외

전압조절용 UPS 등

기타 정류기, 방전용 코일, 리액터 등과 유입식 혹은 오일 사용 종이 콘덴서 등

유입식 전선 특별고압전선 154kV 이상의 특별 고압전선

절연유 유입식 개폐기 및 개폐기

차단기 차단기

재생 절연유 절연유 재생 및 재활용 업체

무탄소복사지 감압복사지

유압유 광산, hydraulic die casting, 철/비철금속 업체 등

열매체유 정유 및 석유화학업체, 무기/유기 화학업체(보일러, 건조기, 열품발생기, 요리기구)

절삭유

절연유 외 기계유 진공펌프

고온용 윤활유

가소제 합성수지 PVC, 염화고무, neoprene, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등 절연용 전선피복, 절연테이프, 전기기기용 절연재 등

방염재 방염액 및 도료 페인트, varnish, lacquer 등

방염처리제품 방염커튼, panel, 카페트, 방염섬유, 직물 등

기타 농약, 접착제, 방수 및 방습제, 함침제, 왁스, sealant 등 표 1. PCBs 함유 제품의 분류체계

대분류 중분류 소분류 비고(제품)

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NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 23, No. 6, 2005…659

1987년 폐기물관리법 및 1996년 유해화학물질관리법

에 의하여 PCBs를 규제하고 있다. 특히, 폐기물관리 법에서는 액상 폐기물이 2mg/L 이상, 액상 이외의 폐기물은 용출액 중 PCBs가 0.003mg/L 이상 함유된 것을 PCBs함유 폐기물로 관리하고 있다.

현행 폐기물관리법에서 PCBs를 2ppm 이상 함유 한 폐기물은 지정폐기물로 관리해야 하며 적법한 절 차에 따라 안전하게 처리하도록 규정하고 있다. PCBs 의 안전한 처리를 위해서는 1100℃ 이상의 고온이 요 구되며 이러한 소각 설비는 고도로 선진화된 일부 국 가에서나 가능하기 때문에 PCBs를 함유한 절연유를 안전하게 처리하기에는 그 한계점을 안고 있는 실정이 다. 또한 PCBs를 소각할 경우 PCBs보다 독성이 강한 다이옥신류를 비롯한 다환방향족탄화수소 등이 부산 물로 생성되는 것으로 보고 되고 있다. 따라서 선진국 에서는 지난 20여년 동안 PCBs의 안전적인 처리 및 유해 부산물 생성을 최소화시키기 위해 소각을 대체할 수 있는 비연소형 화학적 처리기술이 개발되어 왔다.

PCBs를 화학적으로 안전하게 처리하기 위해서는 먼저 발생원별 PCBs 오염 실태 조사를 실시한 후, 조 사 결과를 바탕으로 적용가능한 적정 처리기술을 선 정할 필요가 있다. 이를 위해서는 현재 국내에서 개발 중에 있거나 외국으로부터 도입될 가능성이 높은 기 술들에 대하여 국내 실정을 고려한 기술 평가가 필요 하다. 국내 실정을 고려한 정확한 평가 없이 무분별한 기술의 개발이나 도입은 환경오염 문제를 오히려 가 중시킬 수 있기 때문에 처리 기술에 대한 종합적인 평 가가 선행되어야 한다. 따라서 PCBs 함유 제품 및 폐 기물을 안정적으로 처리하기 위해서는 PCBs 처리기 술의 적합성, 효율성, 안전성 및 경제성 등을 고려한 종합적인 평가·검증 시스템 구축이 필요하다.

외국의 PCBs 폐기물 처리기술 현황

PCBs 처리에 대한 국외의 기술개발 현황을 살펴보 면, 미국의 경우 1996년 국방부의 화학무기의 처분을 위한 비소각 처리기술의 평가 관련법이 통과되었으며

14개의 비소각형 처리기술에 대한 평가를 수행하였다.

에너지부(DOE)에서는 다양한 종류의 폐기물의 처리 를 위하여 문헌 조사, 정부 보고서 및 기술 개발자와 의 토론 등으로부터 얻은 정보에 근거하여 약 30가지 의 처리기술에 대한 평가를 수행하였다. 처리기술 평 가에 있어서 처리용량, 독성 반응 부산물의 생성 여부, 유기 오염물질의 최소화, 배가스 및 2차 폐기물의 조 성, 처리비용 및 위해성 등을 주요 평가 항목으로 설 정하여 평가하였다. 또한 EPA에서는 사용자가 인터 넷을 통하여 오염물질별, 기술의 종류별 및 처리 대상 매질별로 적용 가능한 기술을 검색할 수 있는 REACHIT(REmedation And CHaracterization Innovative Technologies) 시스템을 구축하였다.

일본의 경우 환경사업단을 설립하여 PCBs 처리대 책 마련 및 화학적 처리 방법에 의한 PCBs 처리 목표 를 설정하였으며, 북큐슈 등 전국을 5개 광역 지역으로 구분하여 각 지역마다 PCBs 폐기물 처리시설의 공사 를 진행하고 있다. 또한 고압 트랜스·고압 콘덴서 등 PCBs 처리 시설과 관련되는 기술적 조건 및 환경·안 전 대책에 대해서도 각 지역의 구체적인 상황을 고려 한 PCBs 폐기물의 광역 처리사업이 진행되고 있다.

유럽연합(EU)의 경우 중앙·동유럽 지역의 POPs 폐기물의 저감/제거를 위하여 최적 활용가능 기술 (BAT) 평가가 수행되고 있으며 기술적, 환경학적 및 경제적인 측면에서 평가 기준을 수립하여 스크리닝, 선정 및 검토 작업이 이루어지고 있다. 호주 환경부는 최근 POPs 폐기물 분해를 위한 16가지의 처리 기술 에 대하여 검토하였고 호주, 뉴질랜드 환경 보호 위원 회(ANZECC)에서는 ‘POPs 폐기물의 처리/처분을 위한 상업적 규모의 설비 승인/허용(Approval/

Licensing of Commercial Scale Facilities for the

Treatment/Disposal of Schedule X Wastes)’이라는

AZNECC 국가 프로토콜을 수립하였다. 필린핀의 경

우, 고온 소각에 의한 PCBs 처리 정책의 실패로 1999

년 필리핀 청정 공기법을 제정하여 환경 친화적이며

안전한 비연소형 처리기술의 사용 장려를 도모하였으

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특·별·기·획(Ⅰ)

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며, 유엔 개발 계획(UNDP)의 조언으 로 대체 기술에 대한 평가가 이루어지 고 있다.

그린피스(Greenpeace)에서는 기존 에 세계 각국의 여러 기관에서 평가한 처리기술의 성능, 2차 오염물질 배출 제어 여부 및 경제성 등의 결과를 조사 하여 다양한 POPs 처리기술들의 선정 에 활용할 수 있는 참고자료를 제시하 였으며, 유엔 환경계획/국제환경기술 센터(UNEP/IETC)에서는 의사 결정 자들을 위해 평가 항목 개발, 기술에 대한 세부 평가 및 현장 검증 등 3단계 로 이루어진 ‘환경 친화적 처리 기술의 성능 평가 가이드(ESTPA: Environ- mentally Sound Technology Performance Assessment-A Guide for Decision- makers)’를 수립하였다[그림 1]. 또한 유엔 산업 개발 기구의 국제 기술 센터 (ICS-UNIDO)에서는 기술 선정시 의 사결정자들에게 도움을 주기 위하여 적용 가능성, 처리 가능한 최소 농도, 처리 시간, 신뢰성, 유지 관리, 생성된 부산물의 추가처리 여부, 처리비용, 안 전성 및 환경에의 영향 등을 주요 평가 인자로 하는 ‘POPs 폐기물의 처리기 술 선정을 위한 의사 결정 도움 시스템 (DARTS ; Decision Aid for Reme- diation Technology Selection)’을 개 발하였다[그림 2].

국내의 PCBs 폐기물 처리기술 현황

우리나라의 경우, PCBs 처리기술에 대한 다양한 연 구가 진행 또는 완료되고 있는 외국과는 달리 PCBs의 화학적 처리기술 개발에 대한 연구가 ’04년부터 산업 자원부에서 본격적으로 시작되었으나 아직까지 상용

화에 근접한 연구결과는 발표되고 있지 않은 상황이 다. 기술에 대한 평가에 있어서도 우리나라의 경우 정 부 산하기관에서 기술 분야별로 평가기관을 지정하여 평가하고 있으나 폐기물 기술 분야의 경우 폐기물의 자원화, 고형화, 매립 및 소각처리 기술 분야에 국한되 어 있으며 평가 항목 및 심사 기준이 포괄적이어서 PCBs 처리기술에 대한 구체적인 평가에 한계가 있다.

1 단계

정량적, 정성적 파라메타와의 부합 여부 평가 항목 개발

처리 기술에 대한 사전 스크리닝

처리 기술에 대한 세부 평가

현장 검증

시험 프로토콜에의 부합 여부

기대 결과에의 부합 여부

실행 2 단계

3 단계

그림 1. UNEP/IETC의 ESTPA 절차.

처리해야 할 대상에 대한 모든 특성 입력

오염물질 선택

해당 오염물질에 대하여 이용 가능한 기술 선택

평가 항목별 기준 선택 ; 오염물질 종류/

특·별·기·획(Ⅱ)

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또한 국제적인 환경 현안 문제로 대두되고 있는

PCBs를 비롯한 잔류성유기오염물질의 화학적 처리 기술의 평가에 대한 시스템은 전무한 실정이다.

따라서 국내에서도 조속한 시일 내에 국내 실정에 적합한 화학적 처리기술이 개발되어야 할 것이며 동 시에 PCBs 처리와 관련된 구체적인 평가항목과 심사 기준, 기술의 성능평가 인자에 대한 효과적인 시험법 마련에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

또한 PCBs의 무해화 처리기술의 선정시 PCBs로 오염된 폐기물의 성상이나 오염 수준에 대한 정보가

고려되어야 하나 현재까지 국내에서 수행된 제품 및 폐기물 중의 PCBs 함량조사는 주로 변압기 내의 절 연유를 대상으로 수행되었다. 변압기 케이스와 코일, 철심, 목재, 종이 등 변압기 해체시 발생하는 폐기물에 대해서는 PCBs 오염 실태를 조사하기 위한 시도가 이루어지지 않아 PCBs의 발생형태별 오염 상황에 대 한 자료가 전무한 실정이다. 따라서 각 성상별로 해체 하여 PCBs 함유량을 시험 분석하여 제품 및 폐기물 의 발생 형태별 PCBs의 오염 특성을 파악하는 일이 필요하다.

초임계수의 특성

물질은 온도, 압력 등의 조건의 변화에 따라 기체, 액체, 고체의 세가지 상태로 변한다. 온도와 압력의 변

화에 따른 물의 상태를 그래프로 나타낸 [그림 1]을 살펴보면 3중점에서 물은 기체, 액체 및 고체의 세가 지 상태로 공존하며 임계점(Tc：374℃, Pc：22.1MPa)

PCBs

김 종 국

전북대학교 환경·화학공학부, kjongguk@chonbuk.ac.kr

Phase diagram of water Properties of water at 250 atm 221 bar

1 bar 0 bar

Critical Point Liquid

Super Critical Fluid

Solid

Gas Triple Point of Water

77 212 400 600 800 1000 25 100 200 300 400 500 600

DIELECTRIC CONSTANT

HYDROCARBON SOLUBILITY

INORGANIC SOLUBILITY DENSITY(g/cm³)

Near Critical

Liquid Super Critical

Dense Gas (superheated SCW) Normal

Liquid Temp

Bp

1.0 0.6

80 40

100 50

20 10

°C

°F

그림 1. 온도 및 압력에 따른 물의 상 및 물성 변화.