1세대 기술 (기존기술) |
⇒ |
2세대 기술 (청정기술) |
⇒ |
3세대 기술 (미래형 기술) |
사후처리기술 수질ㆍ대기ㆍ폐기물 |
저오염ㆍ무공해 공정기술 등 |
생명공학, 우주공학기술 등 첨단기술을 접목한 환경복원기술 |
□ 북미
○ 미국은 환경기술ㆍ산업의 육성과 수출을 중점 사업으로 선정해 에너지, 청정생산공정, 폐기물처리기술에 대한 정부지원을 강화하고 있으며, 1994년부터 환경회복 및 복원기술개발, 소규모 기업에 필요한 청정생산기술개발, 기타 국내 환경문제 해결을 위한 프로젝트를 중점 추진하고 있음
○ 캐나다의 경우에는 정부가 환경산업 육성을 위해 단계별 개발전략 등을 수립하고 혁신적인 환경기술개발을 통한 상업화 및 세계 환경산업 시장 진출 등에 정부차원에서 적극적인 지원을 하고 있음
□ 서유럽
○ 유럽은 국가간의 개발과 투자를 혁신시켜서 유럽국가의 경쟁력을 높이고 미국, 일본 등의 기술에 공동으로 대응하기 위해 1985년에 유레카 프로젝트(EUREKA Project)를 수행하기 시작함
- 크게 해양환경(EUROMAR), 지구환경(EUROENVIRON), 문화유산 및 건물자재(EUROCARE), 환경모니터링(ENVINET), 대기과제(EUROTRAC) 등의 5개 과제로 나눠 연구중임
○ 영국은 1991년부터 환경친화적 생산공정 및 제품개발을 위한 환경기술혁신계획(Environment Technology Innovation Scheme) 및 환경관리선택계획(Environment Management Options Scheme)을 추진하고 있음
○ 독일은 적용 가능한 최선의 기술(BAT : Best Available Technology)을 환경기술개발의 기본원칙으로 세우고 오염저감 효과 뿐만아니라 유지관리 면에서의 경제성과 저비용을 추구함
○ 프랑스는 1997년부터 오염토양의 복원기술 등 6개 과제에 대한 핵심기술프로그램(Key Technology Program)을 수행중임
□ 일본
○ 일본은 1975년 전후로 환경오염방지시설에 대한 투자를 활발하게 하여 높은 수준의 오염방지기술을 획득하였고, 특히 전세계 탈황 및 탈질 설비 시장의 약 75%를 점유하고 있음
○ 기존에 추진해 오던 제반 환경기술개발 프로젝트를 1993년 뉴션사인 프로그램(New Sunshine Program)으로 통합하여 2020년까지 신에너지 기술개발, 지구환경보호 기술개발 등을 추진하고 있으며, 중국ㆍ동남아 등 개발도상국의 환경산업 시장에 진출하기 위해 노력중임
○ 대부분의 일본기업은 환경에너지 분야를 향후 유망시장으로 보고 연구소 설립 등 기술개발을 통한 환경산업 시장 선점에 적극 나서고 있음
□ 국내
○ 우리나라의 경우 향후 수질, 대기, 폐기물의 오염방지 및 처리중심에서 청정, 지구환경, 해양환경 및 환경보건기술의 비중이 증대될 것으로 전망되고, 한국과학기술평가원 등에서 실시한 과학기술예측에서 환경기술은 6대 유망과제 중의 하나로 부각됨
2. 환경기술 현황
[표Ⅳ - 1] 분야별 환경기술 현황
분 야 |
처 리 방 법 |
수질오염방지기술 |
ㆍ물리적ㆍ화학적ㆍ생물학적 처리 및 고도처리 |
대기오염방지기술 |
ㆍ먼지저감기술, NOxㆍSOx 제거기술, 다이옥신제거기술 |
폐기물처리기술 |
ㆍ매립, 소각, 고화처리, 재활용 및 자원화 |
토양복원기술 |
ㆍ물리화학적처리, 생물학적처리, 열적처리 |
청정생산기술 |
ㆍ청정원료생산, 청정공정, 자원재활용 및 재사용기술 |
□ 수질오염방지기술
○ 수질오염방지기술은 산업시설에서 배출되는 유해폐수처리, 가정의 오ㆍ하수처리, 오염된 수질의 복원 및 상수음용화를 위한 고도처리분야를 포함하는 기술
○ 처리방법의 특성에 따라 물리적ㆍ화학적ㆍ생물학적 처리로 구분할 수 있고, 처리수준에 따라 1차ㆍ2차ㆍ고도처리로 분류함
[표Ⅳ - 2] 처리수준에 따른 수처리기술
구 분 |
처 리 수 준 |
단 위 공 정 |
1차처리 |
모래, 유지류, 협잡물, 현탁고형물 |
스크린, 분쇄, 침전, 부상 등 |
2차처리 |
용존성유기물 |
활성슬러지법, 회전원판법 등 |
고도처리 (3차처리) |
질소, 인, 난분해성 유기물질, 잔류고형물, 염도 |
화학적침전, 탈질ㆍ탈인법, 흡착 등 |
[표Ⅳ - 3] 처리방법 특성에 수처리기술 분류
구 분 |
대 상 기 술 | ||
물리적 처리 |
스크린, 분쇄, 여과, 침전, 증류, 증발 등 | ||
화학적 처리 |
산화, 환원, 중화, 흡착, 살균, 이온교환 등 | ||
생물학적 처리 |
호기성처리 |
활성슬러지법 |
표준활성슬러지법 접촉안정화법 심층폭기법 장시간폭기법 순산소 활성슬러지법 |
생물막법 |
살수여상법 회전원판법 접촉폭기법 | ||
산화지법 |
호기성산화지법 통기성산화지법 | ||
혐기성처리 |
혐기성소화법 혐기성생물막법 혐기성활성슬러지법 혐기성라군법 |
① 폐수내의 비교적 큰 고형물체를 스크린으로 걸러서 제거
② 모래와 더러운 덩어리의 혼합체인 Grit을 침전 제거
③ 폐수내의 침전 가능한 고형물질을 침전 제거
④ 1차침전지에서 침전되지 않은 유기물이 미생물의 세포로 합성되며 합성된 미생물이 잘 침전될 수 있게 함
⑤ 포기조에서 합성된 미생물을 침전제거함
⑥ 주로 염소를 주입하여 병원성 미생물을 사멸시킴
⑦ 1차침전지에서 침전시킨 슬러지로 약 2~7%의 고형물질을 함유하며 농축과정없이 혐기성소화조로 유입됨
⑧ 포기조의 충분한 미생물 유지를 위하여 일부는 반송시키고, 나머지는 농축조로 유입
⑨ 소화조의 용적을 감소시키기위해 2차슬러지와 저농도의 슬러지를 농축시킴
⑩ 혐기성 조건하에서 유기물질을 분해 안정화시킴
⑪ 1차소화조에서 생성된 미생물을 침전시켜 일부는 반송시키고, 농축조와 2차소화조의 상등액은 BOD가 높기 때문에 포기조로 반송시켜 재처리함
⑫ 함수율이 높은 슬러지를 응집제 등을 가하여 탈수가 잘 되도록 슬러지의 성질을 개량시킴
⑬ 진공여과기 등으로 탈수시킴
⑭ 탈수된 슬러지와 스크린과 침사지에서 제거된 물질을 건조시킴
⑮ 퇴비화, 매립, 소각 등의 방법으로 최종처리
□ 대기오염방지기술
○ 대기오염방지기술은 소각장, 발전소 등에서 발생하는 분진, 유독가스 및 자동차 배기가스 등에서 발생되는 NOx, SOx, VOCs 등을 저감시키는데 수반되는 제반기술임
[표Ⅳ - 4] 국내의 대기오염 저감기술
구 분 |
대 상 기 술 |
먼지 저감기술 |
ㆍ침강집진, 원심력집진, 세정집진, 전기집진, 여과집진 |
질소산화물 저감기술 |
ㆍLow NOx법, 배가스순환법, 2단연소, 물/수증기 분사법, 선택적 촉매 환원법, 선택적 무촉매 환원법 |
황산화물 저감기술 |
ㆍ건식법, 반건식법, 습식법, 순환 유동층 연소법 |
다이옥신 저감기술 |
ㆍ촉매분해, 플라즈마 분해, 아아크방전, 활성탄 흡착법 |
○ 먼지 저감기술
- 주로 사용되는 것으로 중력을 이용하는 침강집진, 싸이클론(cyclone)과 같은 원심력집진, 벤튜리 스크러버(venturi scrubber)와 같은 세정집진, 전기집진기와 같은 전기집진, 백필터(bag filter)와 같은 여과집진 기술 등이 있음
[표Ⅳ - 5] 먼지 저감기술
대상기술 |
내 용 |
침강집진 |
주로 입경이 큰 먼지 제거에 사용되고 원리와 구조가 간단하여 설치, 가동비가 저렴함 |
원심력집진 |
설치비가 저렴하고 유지비도 적게 소요되나 입경이 10㎛ 이하인 경우에는 효율이 떨어짐 |
세정집진 |
물 등을 아주 작은 액체 입자로 만들어 먼지를 함유한 기체와 접촉시킴으로써 제거하는 기술로 배가스 내에 함유된 유해기체를 함께 제거할 수 있는 장점이 있으나 폐수처리비용이 많이 소요됨 |
전기집진 |
정전기력을 이용하여 먼지를 포집하여 제거하는 기술로 작은입자제거에 효과적임 |
여과집진 |
여과포등을 이용하여 먼지를 제거하는 기술로 먼지 발생공정 및 연소 설비 등에 광범위하게 적용 |
○ 질소산화물 저감기술
- 질소산화물은 크게 연료내의 질소 성분이 연소하여 발생하는 fuel NOx와 연소용 공기중의 질소와 산소가 반응하여 발생하는 thermal NOx 로 구분됨
- 저감기술은 크게 Low NOx 버너, 배가스 순환법, 2단연소, 물/수증기 분사 등과 같이 연소 방법을 변경시키는 것과 선택적 촉매ㆍ무촉매 환원법과 같이 배가스 내의 질소를 제거하는 기술로 나눌 수 있음
[표Ⅳ - 6] 질소산화물 저감기술
대 상 기 술 |
내 용 |
효 율 |
Low NOx 버너 |
연소실 내에서 버너의 위치를 잘 선택하여 연소실 내의 온도 분포를 균일하게 하여 고온 부분을 피함으로써 질소산화물을 저감시킴 |
40~60% |
배가스 순환법 |
배가스를 순환시켜 연소용 공기에 혼합하여 연소실로 보냄으로써 배가스가 불꽃을 냉각시키는 효과를 이용하는 방법 |
10~30% |
2단 연소 |
연소용 공기를 2단(버너부분과 버너 윗부분)으로 공급하여 불완전 연소와 완전 연소를 통해 저감시키는 방법 |
10~30% |
물/수증기 분사법 |
연소로 내에 물이나 수증기를 분무하면 산소와 수소로 분해되는 흡열반응이 일어나 연소 온도가 낮아지면서 질소산화물의 생성이 억제됨 |
30% |
선택적 촉매 환원법 (SCR : Selective Catalytic Reduction) |
암모니아 적정량을 배가스에 분사하여 TiO2 또는 V2O5 촉매층을 통과시켜 질소산화물을 질소와 물로 분해시키는 방법 |
99%이상 |
선택적 무촉매 환원법 (SCNR : Selective Noncatalytic Reduction) |
촉매없이 연소로 내에 암모니아 또는 암모니아수를 분사하는 방식으로 SCR에 비해 건설비, 유지관리비가 저렴 |
50~80% |
○ 황산화물 저감기술
- 물이나 액체 약품의 사용여부에 따라 건식법, 반건식법, 습식법으로 구분할 수 있고, 이밖에도 발전소에서 이용하는 순환 유동층 연소법이 있음
[표Ⅳ - 7] 황산화물 저감기술
대상기술 |
내 용 |
효 율 |
건 식 법 |
CaO, MgO와 같은 흡착제를 이용하여 황산화물을 제거하는 방법 |
50% |
반건식법 |
Ca(OH)2 슬러리 등을 이용하여 제거하는 방법 |
90% |
습 식 법 |
NaOH 등과 같은 용액을 이용하는 방법으로, 건설비와 운영비가 많이 들고 별도의 폐수처리시설이 필요함 |
95% |
순환유동층 연소법 |
석탄을 석회석과 적정 비율로 혼합하여 보일러 내에 넣고 공기의 속도를 증가시키면서 연소하는 방법 |
90% |
○ 다이옥신 저감기술
- 대표적인 다이옥신 배출시설로는 도시쓰레기 소각시설을 들 수 있고, 다이옥신을 저감시키는 기술로는 크게 소각 전에 쓰레기 내에 염소를 포함하고 있는 물질을 제거하는 방법과 소각로 내의 온도를 최소 800℃ 이상 유지하는 방법, 소각로 후단에서 활성탄 등을 이용하여 제거하는 방법 등이 있음
- 이 밖에 촉매분해, 플라즈마 분해, 아아크방전 등의 방법이 있으나 세계적으로 연구가 활발히 진행되고 있으며 국내 수준 또한 아직 초기단계임
[표Ⅳ - 8] 다이옥신 저감기술
대 상 기 술 |
내 용 |
활 성 탄 흡 착 법 |
연소가스중에 활성탄을 분사하거나, 연소가스가 활성탄층을 통과하도록하여 다이옥신을 포함한 유해 유기물을 흡착하는 방법. 설치비가 저렴하여 국내에서 널리 사용 |
촉매분해 |
다이옥신을 함유한 연소가스를 촉매층에 통과시켜 산화분해시키는 방법으로 보통 300℃ 이상의 온도가 요구되며 촉매의 가격이 고가임 |
플라즈마 분 해 |
연소가스를 고온의 플라즈마에 통과시켜 다이옥신이 분해되도록 하는 방법으로 에너지 비용이 많이 소요 |
아 아 크 방 전 |
연소가스를 고온의 아아크 불꽃에 통과시켜 다이옥신이 분해되도록 하는 방법으로 재합성의 우려가 있음 |
□ 폐기물처리기술
[표Ⅳ - 9] 폐기물의 분류
생활 폐기물 |
사업장 폐기물 |
ㆍ사업장폐기물 이외의 폐기물 |
ㆍ공장 배출시설 폐기물 ㆍ지정폐기물(폐산ㆍ폐알칼리 등) ㆍ1일 평균 300㎏ 이상의 폐기물 ㆍ일련의 공사ㆍ작업 등으로 발생되는 5톤이상의 폐기물 |
○ 일반폐기물의 경우는 파쇄ㆍ분리기술, 재활용ㆍ자원화, 열적처리ㆍ에너지회수, 매립 등으로 처리할 수 있고, 특정폐기물은 물리ㆍ화학적처리, 고형화처리, 열적처리, 매립 등의 방법으로 처리함
○ 재활용
- 폐기물의 재활용 기술은 크게 물질 회수기술과 에너지 회수기술로 구별됨
- 물질 회수의 대상이 되는 폐기물은 재생이 가능한 물질, 유가물질 및 유해물질 함유 폐기물, 유ㆍ무기성 폐기물 등으로 다양하며 재생가공, 유가물질의 회수등을 통해 재활용함
- 에너지 회수가 가능한 물질로는 가연성 쓰레기ㆍ폐타이어ㆍ폐유ㆍ폐플라스틱ㆍ폐유기용재 등이고, 소각ㆍ정제ㆍ열분해 등의 기술로 에너지를 회수함
○ 소각
- 소각이란 폐기물의 연소에 의해 산화ㆍ분해한 후 감량화, 무해화 시키는 공정을 말하며, 폐플라스틱, 폐지, 폐타이어 등의 고체폐기물과 폐유, 폐용매와 같은 액상폐기물 등 모든 가연성 폐기물을 대상으로 함.
- 소각로 형식으로는 화격자식, 로터리킬른식, 액상주입 분무연소방식, 유동층 연소방식 등이 있고, 최근에는 소각기술에서 탈피하여 열분해, 건류, 요융염소각, 플라즈마 소각 등의 기술이 개발됨
○ 고화처리
- 고화처리는 유해폐기물에 특정 물질을 첨가하여 최종적으로 고체상태의 덩어리로 고정시키거나 표피를 입혀서 외부와 차단시키는 처리방법을 말하는데, 오염물질의 용출 속도를 장기간 서서히 용출시켜 환경에 대한 직접적인 위해성을 낮추는 기술임
□ 토양복원기술
○ 오염된 토양과 지하수에 대한 관리는 오염대상지역의 위치와 사용목적, 오염물질의 확산가능성 등에 따라 방치, 차단, 처분, 처리 등으로 구분할 수 있음
○ 오염된 토양을 정화하는 기술로는 적용하는 방법에 따라서 물리화학적 처리, 생물학적 처리, 열적 처리 등으로 구분할 수 있고, 처리기술별로 미생물분해법, 토양증기 추출법, 바이오벤팅, 토양 세척법, 열탈착법, 고화처리법, 전기영동법, 식물처리법 등으로 나눌 수 있음
[표Ⅳ -10] 토양복원기술
대 상 기 술 |
내 용 |
미 생 물 분 해 법 |
토양내에 있는 미생물이나 특정 미생물을 인공적으로 배양하여 토양에 주입하는 방법을 이용하여 미생물의 활성이 최대가 될 수 있도록 환경인자를 최적의 상태로 조절하여 오염물질을 이산화탄소와 물로 전환시키거나 원래의 오염물질보다는 덜 유해한 물질로 전환시키는 방법 |
토양증기 추 출 법 |
휘발이 잘되는 유기화합물에 의해 오염된 토양의 복원에 주로 사용하는 방법으로 오염정도가 심한 곳을 중심으로 추출정을 설치하여 토양의 공극내로 휘발된 오염물질을 추출한 후 추출된 휘발성 가스를 지상에서 처리하는 방법 |
바이오벤팅 |
오염된 토양층 내에 공주입정을 설치한 후 공기를 주입하여 토양층 자체를 호기성 반응조로 전환시켜 처리하는 방법 |
토양세척법 |
적절한 세척용액을 이용하여 토양입자에 흡착되어 있는 유해한 오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 분리시켜 처리하는 기술로 적용방법에 따라 현장처리(in situ)와 굴착처리(ex situ)가 있음 |
열탈착법 |
오염된 토양에 열을 가하면 오염물질이 토양으로부터 탈착ㆍ분리된다는 원리를 이용하여 오염된 토양을 높은 온도로 가열함으로써 오염물질을 분해, 파괴, 또는 증발시켜 오염물질의 독성을 감소시키는 방법 |
고화처리법 |
고준위 방사성 폐기물의 처분을 위해 개발된 기술로 오염된 토양에 시멘트 등의 고화제를 첨가한 후 수분을 첨가하고 잘 혼합하여 바위덩이처럼 단단하게 굳혀 토양 내의 오염물질이 외부환경으로 유출되지 않도록 하는 방법 |
전기영동법 |
토양에 전기전극을 설치한 후 직류전기를 걸어주면 토양에 흡착되어 있는 오염물질들이 각각의 특성에 따라 양극이나 음극 방향으로 이동하게 되는데, 중금속의 경우에는 2가 양이온이기 때문에 음극 방향으로 이동하므로 따로 모아서 처리함 |
식물처리법 |
특정 중금속을 잘 흡수할 수 있는 식물을 식목한 뒤 식물로 하여금 토양 내의 중금속을 식물체 내로 흡수하도록 하여 토양을 정화하는 기술 |
□ 청정생산기술
○ 향후 환경규제는 단순히 오염물질의 사용제한 또는 금지의 수준에서 벗어나 생산제품이 환경친화적 방법으로 제조되고 소비되어지는지의 여부까지 규제 수준을 높여 나갈 전망이기 때문에 이에 따른 국내 산업의 지속적인 경쟁력 확보를 위해서는 제조 공정에서의 청정기술개발이 시급히 필요한 실정임
○ 청정생산에 대한 통일된 개념은 아직 정리되어 있지는 않지만 일반적으로 천연자원으로부터 원료를 추출, 제품으로 생산, 폐기물 및 부산물의 자원화, 생태계로 폐기될 때까지의 모든 과정에서 환경오염물질을 원천적으로 방지, 최소화하여 환경보전과 제조원가 절감을 병행 실현하는 사전 예방적 걔념으로 볼 수 있음
[표Ⅳ -11] 청정생산기술의 구분
구 분 |
내 용 |
예 |
설계기술 |
제품의 기초설계 단계부터 저공해, 저폐기물, 리사이클링, 에너지 효율 등을 고려한 환경친화형 제품설계기술 |
전과정 제품평가기술, 환경친화형 설계기술 |
생산공정기술 |
공장내 생산공정의 효율증대 및 기술개선 등을 통한 환경오염물질 배출을 원척적으로 사전예방하거나 최소화 할 수 있는 기술 |
단위공정 축소, 공정개선 및 최적화, 생산공정관리 |
원료ㆍ제품기술 |
원료의 변경에 의한 총 발생 오염물질을 감소시키거나 환경친화적 제품으로 전환시키는 기술 |
이차 환경오염물질 발생 원료 등의 대체 가능한 청정원료, 기존 제품 대비 환경 친화적 제품 제조 및 설계 |
재자원화기술 |
생산 공정중 배출되는 폐기물 또는 부산물을 간단한 가공 및 조작에 의해 공정 내에서 재사용하거나 새로운 공정을 적용하여 유가물질 회수 혹은 타 산업에서 재활용되어 환경오염 부하를 저감시킬수 있는 기술 |
산업활동 중 발생되는 폐기물의 공정내 재순환 또는 자원 수명연장, 산업폐기물의 재자원화 또는 유가물질 회수 |
산업오염물질 처리기술 |
산업폐기물의 소각, 고형화, 유리화 등과 폐수처리 후 방류와 같이 오염물질을 자연 생태계에 방출하기 전에 무해화 하는 기술 |
산업활동 중 필연적으로 발생하는 오염물질의 무해화 |
3. 환경 신기술 개발동향
가. 국내 환경기술 수준
○ 최근 환경기술개발분야 투자비의 증가, G-7 프로젝트의 환경공학기술개발사업 추진 등으로 많은 발전을 이루었으나, 선진국에 비해 투자비의 절대액수가 상당히 낮은 수준이고 내용면에서도 사후처리기술개발에 치중되어 있어 청정분야, 자원화 기술 등 사전오염 예방분야의 기술개발이 필요함
○ 국내의 국가환경기술개발투자는 국가 총 연구개발비중 정부 부담비율이 16%로 나머지는 민간부분이 담당하고 있으나, 선진국의 경우에는 정부 부담 비율이 미국 43%, 일본 20%, 프랑스 45%를 차지하는 등 우리나라의 정부 부담비율은 선진국에 비해 훨씬 낮은 실정임
○ 선진국 대비 국내 환경기술 수준은 전반적으로 기술력이 상당히 뒤떨어져 있고, 특히 배연탈황ㆍ탈질설비 등 고급기술 분야인 경우 핵심 엔지니어링 기술 미비로 크게 낙후되어 있는 반면 집진기, 폐수처리설비, 여과기 등의 경우는 관련기술력 확보로 선진국과 비슷한 수준에 이르고 있음
[표Ⅳ -12] 선진국 대비 국내 환경기술 수준 | |||||||||
(단위 : %) | |||||||||
기술 분야 |
대기 |
수질, 수자원 |
폐기물 |
토양, 지하수 |
청정 기술 |
지구 환경 |
해양 환경 |
생태계 |
환경 보건 |
기술 수준 |
30~70 |
30~60 |
20~60 |
30~50 |
20~30 |
30~50 |
20~30 |
10~20 |
10~30 |
자료 : KIST, 「21세기 환경기술개발 장기종합계획」, 1997
○ 한국과학기술연구원의 분석 자료에 의하면 국내 환경기술 수준은 사후처리분야에서는 어느 정도의 기술수준이 확보되어 있는 상태이지만, 청정분야 및 생태계, 보건, 에너지 분야 등에서는 기초기술 습득단계 또는 기술도입 단계로 시장진입 초기에 있으므로 선진국과 경쟁하기 위해서는 이 분야에서의 연구 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것임
[표Ⅳ -13] 선진국 대비 분야별 국내 환경기술 수준
분 야 |
구 분 |
기 술 단 계 |
수 준(%) | |
수질 수자원 분야 |
수처리 기술 |
고도정수 처리기술 |
기술 실증 단계 |
50~60 |
해수 담수화기술 |
국외기술 도입단계 |
20 | ||
초순수 제조기술 |
국외기술 도입단계 |
20~30 | ||
산업폐수처리 |
생물학적 처리기술 |
기술 실증단계 |
60 | |
처리수 재이용 |
기초기술 습득단계 |
30 | ||
오ㆍ폐수 처리기술 |
영양염류 제거기술 |
기술 실증단계 |
60 | |
Package 기술 |
기술 실증단계 |
50 | ||
수자원 정화기술 |
기초기술 및 도입기술 적용단계 |
40~50 | ||
수질오염 측정장치 기술 |
국외기술 도입단계 |
20~30 | ||
슬러지 처리기술 |
기초기술 적용단계 |
40~50 | ||
대기 분야 |
배연가스 저감기술 |
습식 탈황 기술 |
상용화초기단계 |
65 |
기타 기술 |
기술 실증단계 |
50 | ||
청정연소 기술(유동층 연소포함) |
기초기술 습득단계 |
30 | ||
고효율 집진기술 |
상용화단계 |
70~80 | ||
연료 탈황ㆍ탈질 기술 |
기초기술 습득단계 |
30 | ||
자동차 배기가스 제어기술 |
엔진설계 기술 |
상용화단계 |
80 | |
후처리 기술 |
기초기술 습득단계 |
40 | ||
대기오염 측정장치 기술 |
국외기술 도입단계 |
20~30 | ||
예측 및 원인 파악 기술 |
기초기술 적용단계 |
50 | ||
폐기물분야 |
소각설비 |
1톤급 파괴압축기 1톤급 소각시설/열교환기 |
상용화 단계 |
80 |
100톤급 이상 상연소기 분무연소기 소각로 Semi-Stoker 폐열보일러 |
기술 실증단계 |
50 | ||
100톤급 스토커식 소각로 50톤급 회전식 소각로 50톤급 유동상 소각로 |
기초기술 습득단계 |
30 | ||
재활용, 자원화 기술 |
재활용 기술 |
기초기술 습득단계 |
30 | |
자원화 기술 |
기초기술 습득단계 |
30 | ||
매립기술 |
매립지 조성기술 |
기초기술 습득단계 |
50 | |
매립지 사후관리 기술 |
개념 정립단계 |
10 | ||
유해폐기물 처리기술 |
소각 기술 |
기초기술 습득단계 |
30 | |
물리화학적 처리/고형화 |
기술 실증단계 |
50 | ||
청정 기술 |
청정 요소 기술 |
기초기술 습득단계 |
20~30 | |
청정 공정 기술 |
기초기술 적용단계 |
20~30 | ||
청정 제품 기술 |
기초기술 습득단계 |
30~40 | ||
미래 청정 기술 |
국외기술 도입단계 |
10~20 |
분 야 |
구 분 |
기 술 단 계 |
수 준(%) | |
해양 환경 분야 |
측정분석 기술 |
해양환경 감시망 적정 운영 및 정도관리 방안 |
발전 초기단계 |
30 |
측정기술의 국가 표준화 |
발전 초기단계 |
20 | ||
환경감시 기술 |
원격 해양수질 무인자동연속 측정 장치 개발 |
발전 초기단계 |
30 | |
해양환경 방사능 감시망 구축 |
발전 초기단계 |
20 | ||
오염관리 기술 |
혐기성 내만의 오염 매커니즘 규명 및 예측 |
발전 초기단계 |
20 | |
해상구조물 설치 |
항만매몰 방지 기술 |
발전 초기단계 |
30 | |
해상구조물의 경제적 및 환경적 타당성 연구 |
발전 초기단계 |
30 | ||
생태 분야 |
한반도의 생태적 짜임새와 특성 해명 |
개념 정립기 |
10 | |
서식지 훼손과 대기오염 |
기술 도입기 |
20 | ||
기후 변화 |
개념 정립기 |
10 | ||
생물다양성 보전 |
기술 도입기 |
20 | ||
지속가능한 산림 생태계 관리 |
개념 정립기 |
10 | ||
환경 보건 분야 |
환경보건 영향 평가 기술 |
지경별 환경보건정보 수집 및 영향평가 |
기술 도입기 |
20 |
환경유해물질의 독성 평가 |
기술 도입기 |
20 | ||
환경유해물질의 독성 저감기술 개발 연구 |
기술 도입기 |
15 | ||
신속, 정확한 새로운 독성 평가 기술 개발연구 |
개념 정립기 |
10 | ||
위해성 평가 및 관리 시스템 |
유해물질의 최적 분석기법 개발 연구 |
기술 성장기 |
80 | |
유해물질의 역학 연구 |
기술 도입기 |
20 | ||
유해물질의 위험성 확인 및 안전성 연구 |
기술 도입기 |
15 | ||
유해물질의 노출 평가 연구 |
기술 도입기 |
15 | ||
유해물질의 위해성 평가 연구 |
기술 도입기 |
20 | ||
노출 및 위해성 평가의 한국적 model 개발 연구 |
개념 정립기 |
10 | ||
환경보건 정책 및 관리 시스템 구축 |
환경성 질환의 실험모델 개발 |
개념 정립기 |
10 | |
환경성 질환의 예방기법 개발 |
개념 정립기 |
10 | ||
환경성 질환의 monitoring 및 경보체제 구축 |
개념 정립기 |
10 | ||
환경보건 정보관리 system 구축 |
개념 정립기 |
10 |
분 야 |
구 분 |
기 술 단 계 |
수 준(%) | |
토양 지하수 분야 |
오염지역 특성조사 기술 |
오염지역 초지 선별 기술 |
기술 습득단계 |
40 |
오염지역 수문학/ 지질학적 특성조사기술 |
기술 습득단계 |
40 | ||
오염물질 확인 및 오염지도 작성 |
기술 습득단계 |
25 | ||
오염물질 거동 특성 및 위해성 평가 기술 |
오염물질 이동, 분해, 변화 특성 예측기술 |
기술 습득단계 |
30 | |
오염물질 영향권의 장래 이동 및 확산 에측기술 |
기술 습득단계 |
25 | ||
오염물의 노출경로 및 노출량 결정 |
기술 습득단계 |
30 | ||
대상 오염물질의 위해성 평가기술 |
기술 습득단계 |
30 | ||
오염지역 정화 기술 |
정화기술 평가/ 선정 기술 |
기술 습득단계 |
40 | |
토양/ 지하수 정화기술 |
기술 습득단계 |
50 | ||
정화공정의 효율 평가 |
기술 습득단계 |
40 | ||
오염지역 모니터링 기술 |
오염지역 모니터링 기술 및 계획 수립 |
기술 습득단계 |
30 | |
분석 기술 |
기술 실증단계 |
60 | ||
QA/QC |
기술 습득단계 |
30 | ||
지구 환경 분야 |
오존층 파괴에 따른 지구환경 감시기술 |
오존층 변동 감시기술 |
기술 습득단계 |
30 |
지표 자외선 감시 및 예측 |
기술 실증단계 |
40 | ||
지구환경 제어기술 |
CFC 대체물질 개발 |
상용화 단계 |
70 | |
온실기체 고정화/제거 기술 |
기술 습득단계 |
30 | ||
기후변화 예측 및 감시기술 |
지구온난화의 정량화 및 평가 기술 |
기술 실증단계 |
50 | |
온실기체 순환기구 규명 |
기술 습득단계 |
30 | ||
지구온난화 검출 기술 |
기술 실증단계 |
60 | ||
고기후 조사 및 재현 기술 |
기술 습득단계 |
30 | ||
기후모델에 의한 지구 온난화 예측 |
기술 실증단계 |
50 | ||
지역규모 지구온난화 영향 규명 |
기술 습득단계 |
30 | ||
해수면 상승의 실태파악과 예측 기술 |
기술 실증단계 |
40 | ||
산림감소와 사막화 방지 기술 |
기술 실증단계 |
40 |
자료 : 한국과학기술연구원 수질환경연구센터, 「국내 수처리기술 동향」, 2001
주 : 선진국을 100%로 간주했을 때 국내 기술 수준 비교
나. 유망 환경기술
○ 유망 환경기술은 크게 개발도상국 대상의 환경기술 수출에 필요한 유망 기술과 환경산업 시장의 변화에 따른 선진국형 유망기술로 나눌 수 있음
○ 아시아 지역의 경우 급속한 산업화에 도시화에 따른 폐수처리기술, 발전소 및 중공업설비에서 배출되는 배기가스 처리기술, 생활 및 산업폐기물 분야가 이 지역 수출을 위한 유망 기술 분야로, 특히 대기, 토양, 환경서비스 분야에서 국내 환경상품화 기술의 적용이 가능하여 말레이시아, 인도, 중국 등에 전반적인 환경기술의 수출이 유망함
[표Ⅳ -14] 개발도상국 수출을 위한 유망 환경기술
| ||
아 시 아 |
동 구 권 |
중 남 미 |
ㆍ수질, 폐수처리 ㆍ환경측정기술 ㆍ대기오염 배출물질 관리 ㆍ생활 및 산업폐기물 처리 ㆍ환경모니터링부문 |
ㆍ대기오염관리의 분진분야 ㆍ고유황석탄을 처리가능한 탈황기술과 석탄청정분야 ㆍ고정 및 이동오염원에 의한 배출방지설비와 효율적인 에너지관리 장비분야 ㆍ수질, 폐수처리 ㆍ폐기물 소각처리 |
ㆍ대기오염분야 : 중공업, 광업, 석유화학분야에서 배출되는 가스관리분야 ㆍ배연가스 세정 ㆍ도시폐기물, 수질 및 폐수처리 분야 ㆍ환경모니터링, 환경영향평가 |
자료 : 환경관리공단, 「환경산업 육성방안에 관한 연구」, 1998
○ 현재는 수질 및 대기분야를 중심으로 세계 환경산업 시장이 형성돼 있으나 향후에는 폐기물 재활용 및 토양복원 분야가 부상할 것으로 예측됨
○ 기존의 오염물질 통제부문에서는 오염방지설비 및 플랜트의 시공보다 설계 및 엔지니어링 부문이 선도할 것으로 전망되며, 시장의 중심이 사후적인 오염물질 배출통제에서 환경친화적인 신제품 및 청정기술개발과 저오염설비 생산 등과 같은 사전적인 오염물질 저감 부문으로 이동할 것으로 예상됨
○ 선진국형 유망기술은 비교적 고급기술로 장기적으로 개발해야 하는 과제들로서, 대부분 각 분야의 핵심기술이며 고효율을 내거나 난분해성 물질을 처리할 수 있는 기술임
○ 이 밖에도 환경에너지, 청정생산 분야에 대한 기술도 중장기적인 관점에서 적극적인 투자와 연구 개발을 추진해야 함
[표Ⅳ -15] 선진국형 유망 환경기술
| ||
유 망 기 술 명 |
세 부 기 술 명 | |
대기오염 방지기술 |
배연탈황ㆍ탈질기술 |
ㆍSCR 촉매제조기술 ㆍ배연탈황ㆍ탈질 동시처리기술 |
고효율집진기술 |
ㆍ세라믹필터를 이용한 먼지/SOx/NOx 동시처리기술 ㆍ미세입자제거를 위한 Hybrid 전기집진장치 | |
특정대기오염물질 처리기술 |
ㆍ고효율 일반 및 특정 대기오염물질 동시처리기술 ㆍVOCs 및 악취물질 처리기술 | |
수질오염 방지기술 |
산업폐수처리기술 |
ㆍ난분해성 폐수처리기술 ㆍ고농도 유기폐수처리기술 |
오ㆍ폐수처리기술 |
ㆍ하수처리장의 탈질ㆍ탈인기술 ㆍ부유상 담체를 이용한 유기물질 처리기술 ㆍ생물학적 폭기여과장치 ㆍ반회분식 활성슬러지공정(SBR) | |
폐기물 처리기술 |
폐기물 소각기술 |
ㆍ액상주입식 소각시스템 ㆍ다이옥신 함유 배기가스처리기술 |
유해폐기물 처리기술 |
ㆍ플라즈마를 이용한 전기로 분진처리기술 ㆍ소각재 및 폐기물의 용융처리기술 | |
오염토양 복원기술 |
생물학적 처리기술 |
ㆍ미생물을 이용한 지중생물학적 처리 |
물리화학적 처리기술 |
ㆍ동전기공법을 이용한 혼합물질 처리기술 ㆍ세척제를 이용한 지중처리기술 ㆍ저온에서의 고농도 오염토양의 탈착처리 ㆍ지중 고형유리화기술(Vitrification) |
자료 : 환경관리공단, 「환경산업 육성방안에 관한 연구」, 1998
1) 수처리분야
□ 하수처리설비
○ 개요
- 하수처리설비는 환경산업에서 가장 큰 시장규모와 다양성을 갖고 있는 단위사업으로 가장 많은 환경산업체가 집중되어 있는 분야로 비교적 시장진입 장벽은 낮으나 경쟁이 심한 편임
- 물을 사용하는 모든 사업과 관련이 있어 분야가 매우 광범위하며 음용수처리ㆍ수질측정장치, 수처리 기자재 제작ㆍ재이용 및 재활용ㆍ수처리제ㆍ미생물개발ㆍ운영관리 사업 등과 관련됨
- 2000년 말 기준으로 하수처리장 172개소와 하수처리용량 18,399천톤/일로 하수도 보급율이 70.5%에 이르고 있으나 불량 하수관거로 인해 대형하수처리장의 효율이 떨어짐
[표Ⅳ -16] 하수종말처리장 운영현황
| ||||||
구 분 |
2000 |
1999 |
1998 |
2000년 증가 | ||
계 |
신설 |
증설 | ||||
처리장수(개소) |
172 |
150 |
114 |
22 |
22 |
5 |
시설용량(천톤/일) |
18,399.93 |
17,728.83 |
16,616.45 |
671.1 |
310.85 |
360.25 |
도 시 수 |
106 |
95 |
76 |
11 |
11 |
4 |
자료 : 환경관리연구소, 「환경산업총람」, 2002
- 하수처리설비 사업의 경우 주문자 생산방식으로 대량생산이 불가능하며 동일기술이라도 처리대상수질 등 현장상황에 따라 적용공법을 다르게 해야하는 응용엔지니어링 능력이 중요하고 토목공사의 비중이 비교적 높은 사업임
- 하수처리설비는 토목, 기계, 전기, 화학 등의 각종 기술이 조화를 이루어야만 공정기술을 시현할 수 있는 복합 플랜트 사업임
- 대형하수처리장의 여러 단점을 해결하기 위해 소규모 분산처리 방식으로의 전환이 필요하게 되면서 하수처리구역을 수계별 또는 소규모단위로 설정하여 하수 발생지에서 처리토록 하는 방향으로 하수도 시설 설치사업 업무처리 일반지침이 개정됨
[표Ⅳ -17] 수처리설비 사업의 변화추이
현 재 |
장 래 |
․시설별 배출농도규제 |
ㆍ수계별 오염물질총량규제 ㆍ처리기술의 고도화 |
․대형하수처리장 (만톤~수십만톤) |
ㆍ하수처리장 소형화(만톤이하 활성화) |
․하수처리장 지속확충, 150개소(1999년) |
ㆍ하수처리장 지속확충, 200개소(2005년까지) |
․제한경쟁입찰공사 |
ㆍ턴키, 민간제안투자사업, 민간위탁운영사업 활성화 |
․오염원관리국한 |
ㆍ오염원 관리강화(산업폐수, 축산폐수 저감, 비점오염원 관리강화 ㆍ하천, 호소, 지하수 관리강화 |
자료 : 삼성경제연구소, 「무한한 가능성, 환경산업」, 2001
- 소규모 하수처리시설의 경우 관로 연장이 줄어들어 설치비용의 절감, 처리장 건설에 따른 소요기간 단축, 부지 마련 용이, 지하설치 가능 등의 장점이 있음
- 소규모 하수처리시설이란 하나의 하수도 계획구역에서 계획인구가 약 10,000명 이하인 하수도를 말하며 농어촌 마을단위의 하수도사업과는 구분됨
○ 시장규모
- 2005년까지 299개 하수처리장을 새로 건설하여 시설용량을 일일 347천톤 확장할 계획으로 2000년부터 2005년까지 약 11조 6천억원을 투자할 계획임
[표Ⅳ -18] 연도별 하수처리장 건설계획
(단위 : 억원) | |||||||||
|
총 계 |
~1999 |
연 차 별 계 획 | ||||||
계 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 | |||
시설용량 (천톤/일) |
30,347 |
17,729 |
12,618 |
687 |
1,013 |
1,711 |
2,251 |
2,165 |
4,791 |
처리장수 (개소) |
492 |
150 |
342 |
22 |
21 |
68 |
99 |
79 |
53 |
보급율(%) |
- |
68 |
- |
70 |
72 |
74 |
76 |
78 |
80 |
투자액 |
165,735 |
48,927 |
116,808 |
14,499 |
15,606 |
16,250 |
17,220 |
20,200 |
33,033 |
자료 : 환경관리연구소, 「환경산업총람」, 2002
- 도시지역의 하수처리사업과는 별도로 농어촌지역의 생활환경개선과 상수원 수질오염 방지를 위하여 농어촌 특별세로 1995년부터 2004년까지 10년간 농어촌 하수처리사업을 면단위 하수도사업과 마을단위 하수도 사업으로 구분하여 추진중임
- 면단위 하수도 정비사업은 환경부에서 주관하고 2004년까지 20개소에 1,408억원이 투자될 예정이고, 농림부는 농어촌 정비법에 의해 시행하는 문화마을 사업에서 772개소에 3,100억원을 투자하여 마을 하수도를 설치하고 있으며, 행정자치부는 농어촌 주거 환경개선사업으로 2,500개소에 5,000억원을 투자할 예정임
○ 업계 동향
- 해외 경쟁사로는 미국의 B&V, CH2M Hill, CDM, 캐나다의 STANTEC 등이 있으며, 이들은 하수처리장 종합엔지니어링 능력이 아주 우수함
- 선진기업들은 IT와 접목하여 경제성과 효율성을 갖춘 선진화된 하수고도처리기술의 확보와 BT를 이용한 질소ㆍ인 동시 제거 미생물의 개발 및 배양기술 확보로 기존에 개발된 고도처리기술의 효율화 및 차별화를 시도하고 있음
- 국내 관련업체로는 SK, 삼성엔지니어링, 현대중공업, 코오롱엔지니어링, 한라산업개발, 현대산업개발 등 크고 작은 업체들이 고도처리기술에 대한 나름대로의 기술을 보유하고는 있으나 대부분 유사한 공법으로 차별화의 필요성이 대두됨
○ 기술개발동향
- 2005년이 되면 국내 하수처리율이 85%를 상회하여 대규모 하수처리시설의 신규 발주는 줄어들고 소규모 하수처리시설 설치가 증가할 것으로 예상되고, 향후 하수처리기술 개발은 호소의 부영화를 방지하기 위한 질소ㆍ인 제거 기술개발과 비점오염원의 관리에 초점이 맞추어 질 것으로 예상됨
- 정부 주도하에 현재 경제적이고 효율적인 기능의 선진화 시설을 조기에 보급하기 위한 방안으로 「하수도기술선진화시범사업」을 추진중에 있음
ㆍ 환경부, 환경관리공단, 지자체가 시범사업 추진협약을 체결하여 전국 13개소를 시범대상지로 선정하고, 입지 및 여건에 따라 시범목적별로 특화하여 1996년부터 사업을 추진하고 있으며, 이를 통해 향후 설치되는 시설의 최적화에 실질적으로 도움이 될 수 있게 적용해 나갈 계획임
ㆍ 주요 시범사업내용은 고도처리공정, 자동화공정, 주민친화적 시설 등이 있으며, 이들 시설은 입지 및 여건에 따라 주민친화형, 기술개발형, 농어촌 마을형 등으로 추진중임
□ 고도처리기술
○ 개요
- 수중의 질소와 인은 식물성 플랑크톤인 조류의 성장을 촉진하여 부영양화를 유발하는 물질로 2003년부터 배출량에 관계없이 전국의 수질 1~5종 전 배출업소를 대상으로 총질소ㆍ총인의 규제 대상을 확대함으로써 이 분야에 대한 연구 및 기존 하수처리장으로의 적용이 활발해질 것으로 전망됨
[표Ⅳ -19] 하수종말처리장 방류수 수질기준 강화계획 | ||||||
(단위 : ㎎/ℓ) | ||||||
|
B O D |
S S |
총 질 소 |
총 인 |
대장균군수(개/㎖) | |
현 행 |
20이하 |
20이하 |
60이하 |
8이하 |
- | |
강화 |
특정지역 |
10이하 |
10이하 |
20이하 |
2이하 |
3,000이하 |
기타지역 |
20이하 |
20이하 |
60이하 |
8이하 |
3,000이하 |
자료 : 환경부, 「환경백서」, 2001
주 1) 대장균수는 청정지역ㆍ상수원보호구역 및 그 경계구역으로부터 상류로 유하거리 10km이내, 상수원 취수 시설로부터 상류유하거리 15km이내지역은 1000개/㎖를 적용함
2) 적용시기 : 특별대책지역(2002), 4대강수계(2004), 기타지역(2008)
- 질소ㆍ인의 처리기술은 물리ㆍ화학ㆍ생물학적 또는 이들의 복합공정 등이 사용되고 있으며 생물학적 처리 공법의 경우에는 국내에 소개ㆍ개발된 변형공법이 50여 개에 달함
- 질소ㆍ인 처리기술은 어느 경우에나 적용되는 맞춤기술의 적용이 불가능하고 조건에 따라 공정을 수정, 선택할 필요가 있는 반면, 생물학적 처리방법은 잠재적인 처리효율, 공정의 안정성 및 신뢰도가 높고 공정의 운전이 비교적 쉬우며 요구하는 토지면적이 적어 저렴한 처리비용으로 인해 이유로 가장 많이 사용됨
○ 시장규모
- 고도처리시설 설치대상 하수처리장은 2002년 2월 현재 총 111개소로 가동중인 183개소 중 18개소는 설치가 완료되었고, 54개소는 현재 설치중임
[표Ⅳ -20] 고도처리시설 설치대상 하수처리장
| ||||
구 분 |
하수처리장수 |
고 도 처 리 시 설 | ||
가 동 중 |
설 치 중 |
미 설 치 | ||
팔당상류 4대강 수계 기타지역 |
27 95 61 |
6 6 6 |
15 20 19 |
6 69 36 |
계 |
183 |
18 |
54 |
111 |
자료 : 환경부, 「환경백서」, 2001
- 팔당상류, 4대강수계, 기타지역으로 투자 우선 순위를 정하여 기존 하수처리장에 고도처리시설을 설치할 계획이고, 여기에는 2007년까지 총 3조 4,800억원이 소요될 예정이며, 이중 1조 7,400억원은 국고에서 투자될 예정임
- 향후 5년간 연간 국고소요액 3,500억원 중에서 2,500억원은 지방자치단체에서 지원되고, 1,000억원은 정부에서 지원할 계획임
○ 업계 동향
- 방류수 수질기준의 강화조치로 인해 기존 하수처리장에서는 증설을 통해서, 그리고 신규 처리장에서는 의무적으로 고도처리시설을 갖추게 되면서 이 분야에 대한 수요가 꾸준히 늘어감에 따라 관련 업계의 연구가 활발히 진행중에 있음
- 국내 관련 업체는 현대엔지니어링(주), 삼성엔지니어링, (주)일류기술, (주)노벨환경기술, 코오롱건설(주), 에치투엘(주) 등으로 고유의 기술을 확보하고 국내외의 특허를 보유한 상태이나 주로 미생물을 이용한 생물학적 처리 공정이 대부분이고 공정상의 큰 차이는 없어 차별화의 필요성이 대두됨
○ 기술개발동향
- 질소 제거 방법에는 물리/화학적인 방식과 생물학적인 방식으로 구별되는데, 물리/화학적 방식은 주로 암모니아성 질소의 제거가 주목적이고 생물학적 방식은 총질소의 제거가 목적임
- 인을 제거하는 기술은 화학적인 방식과 생물학적인 방식으로 대별되는데, 인은 질소와 달리 가스로 전환되지 않아 화학적 방식이든 생물학적 방식이든 슬러지 형태로 제거되고, 생물학적인 인 제거법은 화학적인 방법에 비해 효율 면에서는 뒤떨어지나 경제적인 장점이 있으며, 질소와 함께 제거하는 복합 공정으로 발전하여 보급되고 있음
[표Ⅳ -21] 질소처리방법
| ||||
처 리 공 정 |
질 소 화 합 물 |
총질소 제거율(%) | ||
유기성질소 |
암모니아성질소 |
질산성질소 | ||
재래식처리 일차처리 이차처리
|
10~20%제거 15~20%제거 요소→NH3→NH4 |
영향없음 <10%제거
|
영향없음 약간영향 |
5~10 10~30 |
생물학적 처리 미생물학적 동화 탈질화 조류생산
질산화 안정화지
|
영향없음 영향없음 NH3-NH4+로 부분변환 제한적영향 NH3-NH4+로 부분변환 |
40~70%제거 영향없음 →세포로
→NO3-로 Stripping에 의하여 부분제거 |
약간 70~80%제거 →세포로
영향없음 질산화/탈질화에 의하여 부분 제거 |
30~70 70~95 50~80
5~20 20~90
|
화학적 처리 파괴점 염소주입 화학적 응집 탄소흡착 암모니아의 선택 적이온교환
NO3의 선택적 이온교환 |
불명확 50~70%제거 30~50%제거 약간, 그러나 불확실 약간영향 |
90~100%제거 약간영향 약간영향 80~97%제거
약간영향 |
약간영향 약간영향 약간영향 영향없음
|
80~95 20~30 10~20 70~95
70~90
|
물리적 처리 여과
Air Stripping 전기투석
역삼투
|
30~95%의 부유성 유기질소제거 영향없음 100%의 부유성 유기질소제거 60~90%제거 |
약간영향
60~95%제거 30~50%제거
60~90%제거 |
약간영향
영향없음 30~50%제거
60~90% |
20~40
50~90 40~50
80~90 |
자료 : 환경관리공단, 「고도처리 기술동향」, 2001
[표Ⅳ -22] 인처리 방법
| |
처 리 공 정 |
인의 제거율 (%) |
재래식처리 일차처리 활성슬러지 살수여상 회전생물막 접촉기(RBC) |
10~20 10~25 8~12 8~12 |
생물학적 처리 Mainstream 처리 Sidestream 처리 |
70~90 70~90 |
생물학적 질소 및 인제거 혼합공정 |
70~90 |
화학적 처리 금속염에 의한 침전 석회에 의한 침전 |
70~90 70~90 |
물리적 처리 여과 역삼투 탄소흡착 |
20~50 90~100 10~30 |
자료 : 환경관리공단, 「고도처리기술동향」, 2001
- 호기와 혐기 또는 무산소 상태를 교대로 하는 질소, 인 제거 공정의 유사성으로 인해 생물학적 처리 분야에서는 동시 제거 기술들이 많이 개발되었는데, 대표적인 공정으로 A/O, A2O, SBR(연속 회분식 활성슬러지법), OD(산화구법), Bardenpho 등이 있음
□ 축산폐수처리
○ 개요
- 축산 분뇨는 특성상 일반 오ㆍ폐수와는 달리 고농도의 유기성 오염물과 영양염류를 함유하고 있어 국내에서 발생되는 총 오ㆍ폐수의 발생량중에서 물량은 0.5% 내외에 불과하지만 수계에 미치는 오염 부하율은 18%에 달함
- 고농도의 축산 분뇨는 하천이나 호소에 유입되면 수질악화 및 부영양화를 초래하여 수계의 이용도를 떨어뜨리고, 토양 및 지하수의 오염을 가속시키고 있는 실정임
- 정부에서는 축산 분뇨의 적정 처리를 위해 일정 규모 이상의 축산 농가에는 축산폐수 처리 시설을 의무설치케 하고 영세한 농가에는 정화조의 보급을 통해 처리하거나 공동 처리 시설을 설치하여 처리하고 있으나, 시설의 노후화와 부적절한 공법의 산정 등으로 인해 처리 효율이 저조함
- 축산 폐수의 적정 처리를 위해서는 축산 폐수의 특성을 파악하는 것이 가장 중요하나 축산 폐수의 성상에 영향을 미치는 요인은 매우 다양하여 그 특성을 파악하는데 어려움이 있음
- 기존에 설치되어있는 축산 폐수 처리 시설의 경우에 장기폭기, 고율산화 및 화학약품 투입 등에 따른 동력비, 운전비용 등의 문제가 있어 향후에는 축산 분뇨의 발효시 발생되는 에너지를 재활용하는 등의 경제성을 고려한 기술에 대한 연구가 활발하게 진행중임
[표Ⅳ -23] 분뇨처리 현황 | ||||||
(단위 : ㎥/일) | ||||||
발생량 |
정화조처리 등 |
처리대상 |
처리방법별 처리량 | |||
분뇨처리시설 |
해양투기 |
재활용 |
기 타 | |||
47,389 |
19,306 |
27,999 |
25,727 |
198 |
566 |
1,508 |
자료 : 환경부, 「환경백서」, 2001
[표Ⅳ -24] 축산폐수처리 시설현황
| |||
구 분 |
시 설 수 (개소) |
시 설 용 량 (㎥/일) |
사 업 비 (백만원) |
가 동 중 |
32 |
6,330 |
235,798 |
공사ㆍ개선중 |
12 |
1,420 |
51,022 |
계 |
44 |
7,750 |
286,820 |
자료 : 환경부, 「환경백서」, 2001
○ 시장규모
- 축산 폐수 시설의 주요 시장은 국내를 비롯하여 중국, 동남아 등 공동분뇨처리장이 형성되어 있는 곳으로 매우 방대하며, 적용가능성 또한 높음
[표Ⅳ -25] 축산폐수처리 시장규모
(단위 : 억원) | ||||
구 분 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
세 계 시 장 |
200,000 |
220,000 |
250,000 |
300,000 |
국 내 시 장 |
500 |
650 |
900 |
1,200 |
자료 : 환경관련업체, 2000
- 현재 많은 부분이 해양투기에 의해서 처리되고 있고 일부는 토지살포나 매립을 하고 있으나 해양투기에 대한 규제 강화와 민원의 발생 등으로 인해 축산 폐수 처리시설에 대한 시장은 꾸준히 성장할 전망
○ 업계 동향
- 미국의 축산 폐수처리 기술에 대한 최근 연구는 악취조절과 영양물질 섭취 개선에 중점을 두고 있으며 혐기성 분해와 퇴비화에 대해 많은 연구가 진행중임
- EU에서는 가축분뇨를 자연자원으로 정의하고 저장과 사용에 대한 기준을 정해 토양환원에 관한 연구가 진행중임
- 일본의 경우 축산업의 전업화ㆍ대규모화 추세로 인해 해마다 발생량이 크게 증가하고 있는 추세에 있고, 축산폐기물의 퇴비화에 대한 연구가 활발함
- 국내의 경우에는 아쿠아테크, (주)인바이오넷, (주)대경엔텍, (주)환경비전21 등에서 하ㆍ폐수, 오수, 축산폐수처리에 관해 연구가 활발히 진행되고 있으나 선진국 대비 기술수준은 약 60%정도의 수준임
○ 기술개발동향
- 축산 폐수의 정화처리방법은 물리ㆍ화학적처리방법과 생물학적처리방법으로 구분되며, 현재 축산폐수공동처리장에 적용되어 있거나 보급을 위하여 개발된 처리공법은 대부분 생물학적 처리방법임
- 축산 분뇨처리를 위한 공정에는 활성슬러지법, 접촉포기방식 등이 가장 널리 적용되었고, 최근에는 중공사막 등 분리막을 이용한 분뇨처리기술이 소개되고 있음
- 현재 국내의 경우 축산 분뇨는 생물학적인 처리공정을 적용하여 처리하고 있으나, 유입원수의 부하변동으로 인한 시스템의 중단이 잇따르고 있는 실정이어서 원수의 수질변화에 민감하지 않는 기계적 처리 시스템의 개발이 시급한 실정임
- SBR(Sequencing Batch Reactor : 연속회분식반응기)을 이용한 영양소 제거기술
ㆍ SBR은 질소와 인의 동시제거에는 높은 효율을 내지 못하지만 운전의 간편성 때문에 많은 연구가 진행중임. 단일 Tank내에서 모든 반응이 완성되므로 설계가 간단하고 시공 및 운전이 용이하고, 소규모 시설에 많이 적용됨
- 액상부식법
ㆍ 기존의 분뇨 및 축산 폐수처리 시설에 사용하고 있는 1차 처리 시설인 호기성 소화 공법의 변법으로 원수에 함유된 고농도의 유기물을 호기성 미생물을 이용하여 산화 분해시키며 그 과정에서 발생된 슬러지를 화학적 응집을 하여 탈수 처리함
[그림Ⅳ - 7] 액상부식법 공정도
분뇨투입 |
― |
전처리 |
― |
저류조 |
― |
액상부식조 |
― |
혼합조 |
― |
응집반응조 |
― |
탈수기 |
― |
중화조 |
― |
여과장치 |
― |
방류 |
ㆍ 호기성 소화법의 단점인 Sludge bulking을 화학적 처리로 방지하고 화학적 처리로 부하변동에 따라 연속 및 단속운전이 가능함
- 초활성 슬러지 공법(Bio-Reactor System)
ㆍ 초활성 슬러지 공법은 토양성 미생물을 이용하여 폐수중의 유기물 및 질소, 인 등의 영양염류를 처리하는 공법으로서 기본원리는 토양성 미생물의 대사과정중에 발생하는 페놀 및 페놀 노출기라는 물질에 의해 오염물질을 축중합 고분자화 함으로써 유기물 및 영양염류와 악취를 제거할 수 있음
- 전기분해법
ㆍ 전기분해법은 폐수에 전기 에너지를 가하여 전기 분해반응을 일으켜 전해산화, 환원, 중화, 분해, 석출로 폐수중에 함유된 유기물, 무기물, 중금속의 산화, 환원을 일으켜 처리하는 공정으로 약품비의 소비가 작고 온도변화에 영향이 없으며 처리시간이 짧은 장점이 있음
- 이밖에 B3(Bio Best Bacillus) System, 자연정화법, Bio-ceramic SBR, MBR(Membrane Biological Reactor)공법 등이 있음
□ 기타
○ 초순수 제조기술
- 초순수란 미세가공 기술에 사용되는 경우 종래의 수질로는 원료에 대한 제품의 질을 높이는 것이 불가능하기 때문에 수중의 불순물을 최대한 제거한 것임
- 초순수는 전력산업에서는 보일러의 급수로 이용되고, 반도체 분야에서는 칩을 세정하는데, 약품산업에서는 인체에 투여되는 약제의 용매로 활용되는 등 그 활용범위가 점차 늘어나고 있는 추세이며, 응용분야로는 증류수제조기술, 역삼투압 순수제조기술, 이온교환 순수제조 기술 등이 있음
○ 전자선조사설비
- 전자선조사설비는 방출된 전자선을 각종 물질에 조사하여 분자구조를 바꿔 물질의 물리적, 화학적 특성을 변화시키는 설비를 말하고, 적용분야가 매우 다양하여 환경분야 뿐만 아니라 일반 산업분야에까지 적용이 가능하며 최근에는 금속 및 섬유의 표면처리, 고순도 세라믹 제조 등에도 적용하기 위한 연구가 진행중임