순환자원 재활용 일반현황 시멘트 란 ? ☞ 수분과 만나면 굳게 되는(수경성) 무기물 결합재. 일반적으로 ‘포틀랜드시멘트 (보통시멘트)’를 지칭함 ‘원료 광물’ (비 수경성) 광물 구조의 완전 해체, 재결합 ‘시멘트광물’ 생성 (수경성) 고온 소성(1,450℃) 열

시멘트반제품(클링커) 1,000kg 생산시 원료·연료 필요량 <분쇄기> <예열기> <소성로(Kiln)> <냉각기> － 투입 물질 중량비 원료 연료 계 사용량 (kg) 1,530 120 1,650 비율 (%) 92.7 7.3 100

순환자원 재활용도 천연 광물 석회석 (90%) 점토, 규석, 철광석 시멘트소성로 · 가스온도 : 2,000℃ · 물질온도 : 1,450℃ · 길 이 : 60~90 m · 직 경 : 4~5 m 원료 분쇄공정 소성 공정 제품 분쇄공정 화석 연료 (유연탄) 반제품(클링커) 천연석고 순환자원 (원료 성분대체) (연료 열량대체) (첨가재 성분대체)

시멘트사 순환자원 (부산물(제품)+폐기물) 사용 시점 구분 ’70년대 ’80년대 ’90년대 ’00년대 원료 대체 철질류(’82) 석탄회(’82) 슬래그(’80) 주물사(’98) 슬러지(’93) 하수오니(’07) 연료 대체 폐타이어(’97) 고무/수지(’98) 재생유(’96) 폐목재(’03) RPF(’03) 첨가재대체 슬래그(’78) 부산석고(’94) ※ RPF : 폐플라스틱 고형연료제품 (Refused Plastic Fuel)

시멘트업계 년도별 재활용 실적 (천톤) ☞ 폐기물 : 석탄재, 폐타이어, 폐합성수지 등 ☞ 부산물 : 고로슬래그, 탈황석고, 제강슬래그 등

(천톤) ☞ ’07년 순환자원중 92%가 원료 및 첨가재 대체용 특히, 첨가재의 대부분은 특수시멘트 원료인 ‘제철소의 고로슬래그’임

시멘트 1톤 생산시 순환자원 사용량 ’03년 ’04년 ’05년 ’06년 ’07년 한국 부산물 156 175 204 213 (단위 : kg/시멘트 1톤) ’03년 ’04년 ’05년 ’06년 ’07년 한국 부산물 156 175 204 213 220 폐기물 43 51 48 55 56 계 199 226 252 268 276 일본 375 401 400 - ※ 일본은 ’03.7월 경제산업성에서 「순환형 사회의 구축을 향한 시멘트 산업의 역할 검토회」에서 2010년에 400 kg/시멘트1톤 순환자원 사용 목표로 제시 하였으나, 2004년에 앞당겨 달성함

시멘트산업에서의 순환자원 재활용 잇점 제품 생산을 위해 초고온 유지가 반드시 필요(시멘트소성로) → 유해 성분(다이옥신)의 분해로 무해화 시멘트 예열기는 우수한 열회수 장치 → 낮은 발열량 폐기물도 사용 가능 원료의 90%이상이 석회석 → 공정 자체가 산성가스 중화기능 보유 연소후 남는 재는 시멘트 광물에 고정화 → 2차 폐기물(소각재 등) 발생 없음 이미 존재하는 우수한 사회간접자본

원·연료 사용시 환경적 측면 고려사항 천연원료 시멘트 중금속 대체원료 천연연료 배출 가스 대체연료 원·연료 사용시 환경적 측면 고려사항 시멘트 중금속 배출 가스 천연원료 대체원료 천연연료 대체연료 ※ 타고 남은 재에 의한 미량 영향 ☞ 천연자원과 순환자원 대비시, 천연자원이 더 큰 영향을 미치는 경우도 있음

2001년 다이옥신 국가배출목록(환경부) 구분 ITEF적용(g-ITEQ) 비율(%) 소각시설 생활폐기물 163.5 16.0 사업장폐기물 728.16 71.4 소계 891.6 87.4 비소각시설 철강산업 96.4 9.4 비철금속 15.0 1.5 비금속광물제품제조 3.1 0.3 화학제품제조 0.6 0.1 에너지산업연소 9.8 1.0 기타-화장장 등 4.1 0.4 128.9 12.6 계 1,020.5 100 ☞ 시멘트산업이 포함된 ‘비금속광물제품제조’는 국가 전체발생량의 0.3% 배출 ☞ 전체의 87.4%는 소각시설에서 발생(그 중 82%는 사업장폐기물 소각시설 발생) ☞ ITEF(국제독성등가환산계수), ITEQ(국제독성등가환산농도)

시멘트 소성공정의 열회수 원리 ☞ 시멘트소성로의 예열기(Preheater)는 열 회수를 목적으로 설계된 공정 * 클링커 소성후 남은 열(배가스)을 원료에 직접 접촉시켜 원료의 온도를 올리는(예열) 장치 * 대체연료의 연소열도 원료의 예열에 직접 사용 → 순 발생열이 (+)인 모든 연료는 사용 가능 배가스 원료 연료 냉각기 클링커 냉각 공기열 회수 ☞ 시멘트산업의 대체연료 사용은 국제적인 온실가스(CO2) 감축의 핵심 수단

시멘트 소성로 – 폐기물 소각로 방지시설 비교 구분 배출기준 방지시설 소성로 소각로 염화수소 (HCl) 15 30 공정자체 기능보유 (원료의 90%가 석회석) 석회석 성분 투입설비 황산화물 (SOx) 질소산화물(NOx) 350 80 무촉매탈질설비 (SNCR) 무촉매탈질설비(SNCR) 중금속 동일 집진설비 ☞ 소성로는 주원료가 석회석으로 산성가스 제거 설비 불필요 ☞ 소성로의 가스상 배출물질중 1,600℃ 이상의 고온에서 다량 발생하는 질소산화물과 원료의 유기물이 원인인 일산화탄소는 시멘트제조 공정상 저감의 한계가 있음

시멘트 소성로-소각로 특성 비교 구분 시멘트소성로 소각로 설치목적 시멘트생산 (제조 기능) 폐기물 중간처리 (처리기능) 내부온도 가스온도 : 2,000 ℃ 물질온도 : 1,450 ℃ (온도변동시 제품 불량 발생) 가스온도 : 800~1,000 ℃ (폐기물에 따라 온도변동 극심) 연소재의 처리 시멘트 원료화 2차 폐기물 발생 (매립처리,다이옥신 함유) 주원료 석회석 (85%) 폐기물 (100%) 주연료 유연탄 (보조연료:폐기물) 폐기물 (보조연료:경유 / 등유) 주관리항목 시멘트 품질 / 원가 감용 / 회전율 폐기물 사용시 에너지 회수 (유연탄 대체) 에너지 미회수 (일부 소각시설은 열회수)

◎ 연료 대체(가연성) : 지구온난화 가스 발생감소 시멘트업계에서 폐기물 처리시 사회적 편익 (순환자원 처리 방법에 따른 LCA비교, 한국자원리싸이클링학회 2006년) ☞ LCA(전과정평가) : Life Cycle Assessment ◎ 연료 대체(가연성) : 지구온난화 가스 발생감소 CO2 SO2 NOx 이산화탄소(CO2) 황산화물 (SO2) 질소산화물(NOx) 소각로 폐기물 시멘트공장 화석연료 (석탄/석유/가스) 화석 연료 시멘트 공장 동시 연소 ☞ 대체연료 사용시 효과 : 시멘트 1톤당 약 9 kg 이산화탄소 배출량 감소

◎ 부원료 대체 (비가연성) : 매립장 수명연장 및 해양배출량 감소 ☞ 대체원료 사용시 효과 : 수도권매립지 기준 15→35년 수명연장 효과