바이오/재료/화학

Fine Chemical_2016.07 특집 (p5~49)

수은처리의 현상과 최신기술


● 특집을 발간하며
(Introduction)
Kenji Ikushima / IH 테크놀러지(주) 전무이사; 에히메대학 객원교수

전 지구적 규모로 많은 지역에서 환경 문제가 심각해지는 가운데, 2015년 12월에 개최된 제21회 유엔기후변화회의(COP21)에서는 세계의 기온 상승을 2도 미만으로 줄이기로 합의하고 파리협정을 채택했다. 세계의 196개 국가와 지역이 온실효과가스 삭감을 약속한 것은 처음이며, 2020년 이후의 온난화 대책의 법적 틀이 되는 협정의 일부에는 법적 구속력이 설정되었다.

현재 온실효과가스 배출량이 급속히 최고조에 달했다가 감소 경향을 보이고 있기 때문에, 21세기 후반에라도 온실효과가스 배출원과 흡수원의 균형을 달성하는 것이 목표이다. 이를 위해 2050~2100년 사이에 삼림・토양・해양이 흡수할 수 있는 양까지 배출량을 줄이고, 지구의 기온 상승을 2도 보다 훨씬 낮게 낮춰 1.5도 미만으로 하기 위한 노력을 확실히 추진한다. 5년 마다 진전 정도를 점검하고, 도상국의 기후변동 대책을 위해 선진국이 2020년까지 연간 1000억 달러를 지원하고, 2020년 이후에도 자금을 원조하기로 약속하였다.

한편 2013년 10월 9일 UN의 산하조직인 UN환경계획국(UNEP)이 주최한 「수은에 관한 미나마타조약 외교회의」가 구마모토현 미나마타시에서 개최되었다. 이시하라 환경부 장관이 의장을 맡고, 수은에 관한 미나마타조약이 만장일치로 채택되었다. 이와 동시에 조약이 발효되기까지 그 기간 동안의 대응을 정한 결의도 채택되었고, 기시다 외무장관이 미나마타조약 및 외교회의의 최종의정서에 서명했다.

조약이 비준되면서 전 세계가 수은의 공급, 사용, 배출, 폐기에 대한 대책을 시행하게 되었고, 수은의 인위적인 배출과 이웃나라에서 넘어오는 오염물질로 인한 수은오염을 방지할 수 있게 되었다. 또한 앞으로 전 세계적으로 수은제거, 수은회수 및 수은보전・관리 등에 대한 조속한 대응이 필요하게 되었다.

수은관련 환경대책에 관한 연속된 모든 시스템은 일본의 번영을 좌우하는 하나의 시스템이다. 산업입국을 기축으로 한 일본은 번영의 추진력인 에너지 자원이 부족하기 때문에 아이디어를 집약하여 메이지시대(1986~1926)는 석탄, 쇼와시대(1926~1989)는 석유, 헤이세이시대(1989~현)는 석탄, 석유, 천연가스, 원자력 등의 에너지를 최상의 조건으로 구성하여 사용해 왔다. 이 최상의 에너지 구성은 세계로부터 찬사를 받아 왔다.

그러나 동일본대지진으로 인해 일본의 번영을 견인해 온 최상의 에너지 구성 중 하나인 원자력이 굉음을 내며 붕괴하고 있다. 대지진 이후 일본에서는 48기의 원자력발전소가 거의 운전이 중지되었지만, 일본의 국내총생산은 2012년에 1.9%, 2013년에 연간 4%의 비율로 성장하고 있다. 원자력발전소의 운전 정지로 인한 영향은 서서히 나타나고 있지만, 눈에 보일 정도로 경제활동 속도가 감속하고 있는 것은 아니다. 석유, 천연가스, 석탄의 가격급등과 환율변동으로 2011년의 무역수지는 31년 만에 약 2.5조 엔의 적자를 보았으며, 2012년에는 약 7조 엔의 적자를 기록했다.

일본이 한 단계 더 경제성장을 이루기 위해서는 한 층 많은 전력이 필요하지만, 앞으로 5년 이내에 원자력발전소 이외의 발전수단을 통해 필요한 만큼의 전력을 보충하기 어려운 현실도 눈앞에 존재한다. 현재, 일본에서는 동일본대지진의 영향으로 일본의 에너지 안정공급의 중요성에 대한 논의가 많아지고 있다. 석유, 천연가스, 셰일가스 및 석탄 등의 수은 환경 대책과 수은분석기기, 수은제거장치, 수은회수･보관･관리와 관련한 연속된 모든 시스템을 에너지를 구입하는 비장의 카드로 사용하여 염가이면서 안정적인 공급을 확보하는 것이 일본의 영원한 번영에 크게 공헌하는 길이라 확신한다.


● 수은에 의한 환경오염 방지에 관한 법률
(The Act on Preventing Environmental Pollution of Mercury)
Fumika Eto / 환경성 환경보건부 환경보건기획관리과 계장 (수은대책추진실 겸임)　

「수은에 관한 미나마타조약」(이하 「조약」이라 함)을 국내에서 실시하기 위한 조치 및 조약의 규정 이상의 추가적인 조치를 강구하는 「수은에 의한 환경오염 방지에 관한 법률」(2015년 법률 제42호. 이하 「법」이라 함)이 제 189회 국회에서 성립, 2015년 6월 19일에 공포되었다. 본고에서는 법의 내용에 대해 기술한다.


● 활성탄을 이용한 수은처리의 개발 동향
(Recent Progress of Mercury Removal Using Activated Carbon)
Hiroyuki Yamaura 외 1인 / 에히메대학 대학원이공학연구과 물질생명공학전공 강사

세계적인 수은오염 방지의 관점에서 보면 인위적으로 환경에 방출되는 수은의 양을 죽일 필요가 있다. 특히 화석연료에서 나오는 미량의 수은이 문제가 되고 있는데, 저가에 간편한 활성탄을 이용한 흡착제거가 기대되고 있다. 본고에서는 수은흡착제거용 활성탄의 개발 동향과 기체상 및 액체상에서 수은을 제거하는 방법에 대해 소개한다.


● 최신 수은제거 기술
(Technology of Mercury Removal)
Yoshihiro Ikushima 외 1인 / IH 테크놀러지(주) 사장

재래형 탄화수소인 석유, 천연가스에 함유되는 수은은 금속수은, 이온수은 및 유기수은의 형태를 한 복수의 화합물이다. 또한 비재래형 탄화수소인 셰일가스 및 메테인 하이드레이트에 포함되는 수은도 같은 형태이다. 이러한 다양한 형태의 수은을 제거하기 위해서는 고온･고압에서의 수소 전처리공정(head end process)이 필요하기 때문에 장치구성이 복잡해지고 대형장치가 요구되며 투자액도 커진다.

또한 수은제거제는 황화물을 운반체(support)에 첨착(添着)한 것으로, 이 황화물의 일부가 석유, 천연가스로 유출될 가능성이 있었다. 상온, 상압에서 수소 전 처리공정을 필요로 하지 않고, 또한 황화물을 첨착하지 않고도 금속수은, 이온수은, 유기수은 등 다양한 형태의 수은화합물을 모두 제거할 수 있는 수은제거제를 채운 신형 고기능 수은 제거장치(그림1)가 국내에서 개발되었다. 현재 이 장치는 국내의 석유정제회사 및 석유화학회사 등에서 많은 실적을 보유하고 있으며, 또한 오만에서는 제유소 및 천연가스제조장치에서 실증실험도 실시하였으며, 베트남, 호주에서는 장치 가동을 검토하고 있다.

현재 환경 및 안전 면에서 수은제거 기술의 필요성은 점점 높아지고 있으며, 수은제거 장치는 국내는 물론 해외에서도 석유제품, 천연가스, 콘덴세이트, 셰일가스･오일 등을 취급하는 분야에서 크게 활용될 것으로 기대한다.


● 수은함유폐기물처리와 미나마타조약에의 대응에 대해
(Treatment of Mercury-Containing Waste and Operating Within the Scope of the Minamata Convention)
Yasushi Fujiwara / 노무라흥산(株) 사장

개발도상국에서 행해지는 금 채굴로 인해 배출되는 수은의 양을 줄이고, 전 지구적 규모의 환경오염과 건강피해를 방지하기 위해 2013년 10월에 구마모토시와 미나마타시에서 수은에 관한 미나마타조약 외교회의 및 그 준비모임이 개최되었다. 3월말 현재 128개국이 서명, 25개국이 비준하였으며 조약발효시간이 다가오고 있다. 본고에서는 당사의 수은폐기물 처리사업과 미나마타조약의 담보조치가 수은폐기물처리에 미치는 영향에 대해 설명한다.


[시장정보]

● 석유제품첨가제 공업의 시장동향

석유제품첨가제의 수요는 그것이 사용되는 연료유(Fuel Oil)나 윤활유 등의 수요에 크게 좌우된다. 2008년 가을부터 시작된 세계불황의 영향으로 자동차, 기계, 전기기기 등의 생산이 크게 줄었고, 그로 인해 석유제품, 석유제품첨가제 수요도 계속하여 감소하고 있다. 2010년에 회복 기미가 보이기는 하였으나 동일본대지진과 경기부진, 에너지 정책의 혼란 등으로 인해 전망이 불투명해졌고 수요는 답보상태에 있다.


● 수(水)처리 약품･막(膜)공업의 시장동향

인구증가와 생활수준의 향상으로 세계에서 취수되는 물의 양이 급증하고 있다. 2025년에는 2000년도에 비해 약 3배 늘어날 전망이다. 물 수요의 증가, 환경규제 강화와 함께 수처리에 대한 필요성이 높아지고 있다. 전 세계의 기업이 수처리 분야에서 경쟁하고 있는 가운데 일본은 수처리･수재생 기술을 선도하고 있다. 그 배경에는 세계 최고 품질의 수처리 약품, 최첨단의 수처리막(membrane)이 존재한다. 2014년 수처리  약품의 수급은 생산, 출하 모두 다소 감소했다.

생산량은 주요 무기계 응집제 3품목에서 119만 7226톤으로 전 년도 대비 소폭 감소했다. 수처리막은 해수담수화, 배수재이용 등의 용도에서 해외수요가 크다. 부재(部材)나 장치 부문에서는 국내 제조업체가 높은 기술력을 보유하고 있으며 세계시장에서도 높은 지분을 획득하고 있다. 단, 세계 여러 나라에서 수처리막 사업에 새로 참여하는 기업이 증가하고 있어 공급과잉으로 인한 가격 경쟁이 심해지고 있다.

       -- 끝 --