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Start Up Innovation / Science
일반쓰레기, 금∙은의 보물창고
와세다대∙태평양시멘트 등, 친환경적 회수 실험

와세다대학과 태평양시멘트 등이 일반쓰레기의 소각재에서 금이나 은 등을 회수하는 리사이클 연구를 추진하고 있다. 2018년에 실증 실험을 개시한 결과 예상보다 많은 귀금속을 회수할 수 있었다고 한다. 화학약품 등을 사용하지 않아 환경 부담이 적은 기술로, 연구팀은 자원의 효율적 이용을 목표로 하고 있다.

“이렇게 많은 금을 회수할 수 있을 것이라고는 생각지도 못했다”. 와세다대학의 오와다(大和田) 교수는 실증 실험 결과에 놀라워했다. 소각재에서 선별한 입자 지름이 2~4mm의 원료에 함유되어 있는 금의 비율이 220PPM이라는 높은 수치를 기록했기 때문이다.

-- 금광보다 많아 --
금광에서 광석 1톤에서 채취할 수 있는 금의 양은 평균적으로 3g 정도로 함유 비율은 3PPM이라고 한다. 세계에서 가장 품질이 우수한 금광 중 하나라고 알려져 있는 일본의 히시카리(菱刈)광산(가고시마 현)에서도 1톤 당 30~40g 정도에 불과하다.

휴대전화단말기 등의 전자기기에는 많으면 300PPM 정도의 금이 함유되어 있어 폐기된 전자기기에서 금 등의 귀금속을 회수하는 리사이클은 사업화되고 있다. 하지만 종이나 음식물쓰레기 등 일반쓰레기의 소각재에 이 정도 양의 금이 함유되어 있는 것은 예상치 못한 것이다. 금뿐만 아니라 은도 1,500PPM으로 높은 함유 비율을 보였다.

오와다 교수가 도쿄대학 및 기업과 일반쓰레기의 재자원화 연구회를 시작한 것은 2014년. 유럽의 일부 소각로에서 소각재를 통해 금속을 회수하는 사례가 있다는 것이 계기가 되었다. 하지만 유럽은 일본과는 달리 일반쓰레기와 산업쓰레기의 구별이 없어 유해 물질 등이 함유되어 있지 않을 경우 가전 등을 분쇄한 쓰레기도 일반 쓰레기와 함께 소각된다. 산업쓰레기를 구별해 버리고 있는 일본에서는 일반쓰레기의 금속 함유량은 적을 것이라고 생각되어왔다.

하지만 연구회에 참가한 태평양시멘트가 재자원화하고 있는 소각재를 분석한 결과 금뿐만 아니라 은도 풍부하다는 것이 밝혀졌다. 일반 쓰레기로서 버릴 수 있는 장난감이나 리모콘 등에 사용된 금속이 남아있기 때문일 것으로 예측된다고 한다. “이 정도라면 실증 실험도 가능하지 않을까? 라고 생각했다”라고 오와다 교수는 당시를 회상했다.

태평양시멘트는 자원의 리사이클을 운영하는 엔비프로홀딩스(시즈오카 현) 및 리버홀딩스(도쿄)와도 협력. 자사의 오후나토(大船渡)공장(이와테 현)에 설비를 도입해 2018년부터 실증 실험을 추진하고 있다.

실증 실험에서는 우선 25mm 이하의 소각재를 스크린이라는 체로 친 뒤 풍력을 이용해 무거운 것과 가벼운 것으로 구분. 무거운 물질은 입자 둘레를 6개로 구분해 에어 테이블에서 다시 한번 무거운 것과 가벼운 것으로 나누고 이후 자석에 붙는 것과 붙지 않는 것으로 선별했다. 자석에 붙지 않는 소각재에 많은 금이 함유되어 있었다. 선별 방법은 풍력과 자력 등 물리적인 힘만을 이용, 화학약품 등은 사용하지 않아 환경에 대한 악영향도 낮출 수 있다.

지금까지 2번의 실증 운전에서는 많은 금 등이 함유되어 있었다. 또한 입자 둘레가 2~4mm의 자석에 붙지 않은 물질에 함유되어 있는 220PPM이라는 금의 양은 회수할 수 있는 금 전체의 약 90%를 차지했다.

그렇지만 실증 실험에 선행하는 평가에서는 “소각재에 따라 함유된 금 등의 양이 일정하지 않았다”라고 태평양시멘트 중앙연구소의 이시다(石田) 제3연구부 부부장은 설명한다. 앞으로 에어테이블의 운전 조건과 입자 지름을 다르게 하는 등을 통해 더욱 효율적으로 금 등을 회수할 수 있는 조건을 모색해나갈 방침이다. 맴돌이잔류(Eddy Current)를 이용한 선별기를 추가한다면 회수율 및 금속의 순도가 높아질 수 있을 것이라는 기대도 있다.

-- 소각로도 개량 --
일반쓰레기의 소각재에서 금 등을 회수하는 사업을 실현하기 위해서는 쓰레기 소각로 구조를 개량하는 것도 중요하다. 현재 일본의 쓰레기 소각로는 쓰레기를 소각한 후에 재를 냉각시키기 위해 물을 뿌린다. 이 때문에 금속의 표면에 점토 등이 붙어버려 임팩트밀(Impact mill, 분쇄기)을 이용해 이 점토를 제거하는 작업이 필요하다. 리사이클 연구팀은 효율적인 금속 회수가 가능하도록 소각재를 공기로 냉각시킬 수 있을지 여부를 조사하기 위해 소각로 제조사와 공동연구에 착수했다.

폐가전 등에 함유되어 있는 금속류와 희소금속 등은 ‘도시 광산’이라고 불리며 주목 받고 있다. 폐기된 휴대전화 등을 회수해 함유되어 있는 금은동으로 2020년에 개최되는 도쿄올림픽 메달을 만드는 프로젝트도 관심을 모으고 있다.

하지만 일본에서 잠자고 있는 도시 광산 자원을 회수해 재이용하는 비율은 아직 높지 않다. 일반쓰레기의 소각재에서 금 등의 금속을 회수하는 기술 및 시스템이 확립된다면 잠자고 있는 국내 자원의 효율적인 활용에 도움이 될 것이다.

 -- 끝 --