염폐수로 분류되는 이차전지 폐수, 가장 주목 받는 미래 산업의 폐수
안녕하세요, 에이알케이 황민희 입니다.
오늘은 현재 기대와 논란을 동시에 받고 있는 이차전지 폐수에 대한 인사이트 vol.2로 염폐수에 대한 정의와 특징을 알아보고 관련 법령에 대해 알아봅니다.
지난 새만금 이차전지 폐수정보 인사이트 vol.1에 이어 연재되는 내용으로 vol.3에선 해외의 리튬 폐수 처리 현황 및 국내의 회수 기술과 최근 AI를 통한 금속물질 탐지기술 등 다양한 소식을 다룰 예정입니다.
문헌출처는 아래와 같으며 2012년 기준으로 관리제도가 처음시행된 2011년의 시행이후 제도개선을 위한 제안의 목적이 있습니다.
출처 : 관련자원 – 산업폐수 “염” 독성 관리 및 공공처리시설 “염” 고시 적용방안 연구
좀 더 자세한 생태독성 관리가이드가 필요하시다면, 2016년판을 살펴보시기 바랍니다.
또한 생태독성관리제도는 아래와 같은 구조로 업무프로세스를 가집니다.
고농도 염폐수라 불리는 이차전지 폐수, 염(鹽)이란
염은 한문에서 뜻하기론 소금 염, 즉 염분을 가진 물질이 포함 된 폐수를 뜻하며 가장 문제로 삼고 있는 것은 염화나트륨과 황산염 2가지 입니다.
국립환경 과학원이 정의한 법적정의는 다음과 같습니다.
“염”의 법적 정의는 산의 음이온과 염기의 양이온에 의해 만들어지는 화합물로 규정되어 있으며, 이러한 물질이 다량으로 공공수역으로 배출되었을 경우, 담수생물에 이온불균형문제를 초래하게 되며, 염분이나 이온장력에 의한 영향은 쉽게 판별하기 어렵기 때문에 생태독성평가에 의한 규제나 이행평가에 많은 문제를 초래하게 된다.
쉽게 풀어 쓰자면, 염분독성을 가진 화합물질로 규정되는 염화나트륨, 황산염이 담수에 유입되었을 때 생태독성을 지닌다하여 ‘생태독성을 지니는 염폐수’라 정의합니다.
이 염폐수는 이온불균형을 일으켜 담수생물군, 수서생물에게 해롭다는 것 입니다.
또한, 생태독성은 단위로 TU로 표시되며 1의 기준을 갖습니다.
그렇다면 환경부는 이 ‘염’에 대해 어떤 기준을 두고 어떻게 염을 조사하며 규제를 두고 있을까요?
염폐수의 주요발생과정과 대처(2012)
국립과학원은 2012년 건강한 수생태계보존을 위해 물벼룩을 이용한 염독소 연구실험을 진행해 이를 발표합니다.
연구목적
“염”이 문제가 될 수 있는 대표적인 시설을 선정하여 현지조사와 생태독성평가를 수행하여 국내에서 염”에 대한 관리방안을 제시하였고 그 결과를 토대로 제도개선을 제안하고자 시행되었습니다.
기존제도(2011)의 문제와 제안배경
건강한 수생태계 보호를 위한 「생태독성 통합관리제도」는 2011년 1월 1일부터 시행되었습니다. 이 제도의 운영은 개별폐수배출시설 약40%, 공공처리시설 약 25% 정도가 생태독성 배출허용기준 초과원인의 주요물질이 “염” 이었고, 이로 인해 운영관리상에 많은 문제점을 가지고 있는 것으로 조사되었다 합니다.
이런 이유로 2012년에 상기 연구가 진행 돼 제도개선의 제안을 배경으로 합니다.
연구대상
“염” 독성 유발시설과 관리방안을 개별폐수처리시설과 공공처리시설로 구분하여 실행되었습니다.
위 연구보고서의 실험은 다음과 같이 요약됩니다.
주요발생과정
- 첫째, 자연상태에서 혼합물의 형태 생성
- 둘째, 개별 폐수배출시설에서 제품생산을 위해 사용하고 있는 원료물질에 의해 생성
- 셋째, 폐수처리과정에서 사용되는 약품에 의해 생성되는 경우
처리공법
- 증발농축법, 이온교환법, 막기술
- 가스하이드레이트
- ※ 상기 방법들은 높은 비용과 저효율의 문제로 평가받고 있습니다.
선진국의 대처와 한국의 대처
- 산업폐수 배출수의 염소이온에 대한 배출허용기준을 설정, 일차적으로 “염” 관련 문제를 해결
- 해양으로 방류할 경우에는 생태독성 배출허용기준을 유보하거나 해양시험종으로 평가
대한민국의 염폐수 조사, 물벼룩에 대한 교육과 대처
- 염소이온에 대한 배출허용기준이 설정되어 있지 않고 평가 시험종 역시 담수시험종 벼룩을 사용.
대한민국은 2010년부터시험생물종인 물벼룩의 상시적인 무료 분양과 법정분석기관 담당자 기술교육을 매년 실시해오고 있습니다. 물벼룩은 담수생물로 염에 대한 측정을 실시하는 생물군으로 고도의 ‘정도관리’가 필요해 매우 중요하게 여겨지고 있습니다.
법정분석기관 기술교육은 「생태독성 통합관리제도」에 대한 법정실무자들의 이해도와 시험 숙련도 향상에 기여하고 있습니다. 그간 실시된 물벼룩 분양 및 법정분석기관 기술교육 현황은 아래와 같습니다.(2012년 기준)
「수질오염공정시험기준 제49항 물벼룩을 이용한 급성독성 시험법」에는 평가결과의 신뢰성 확보를 위해 시험생물종의 출처가 명확하고 건강한 개체를 사용하도록 명시하고 있습니다.
물벼룩 분양에 대한 지침은 아래와 같습니다.
p.11 물벼룩 분양에 대한 규정과 법정기관 기술교육 현황
“물벼룩 분양은 내부지침을 규정하여 부화 후 24시간 이내의 어린개체 (Neonate), 1회 최대 200마리 이하를 원칙으로 하며, 분양 받은 후 2개월 이내에 다시 분양 받을 수 없도록 하여 시험생물종의 무분별한 사용을 방지 하고 있다.
또한, 분양받는 자는 생태독성 분석 시설 및 장비, 실무담당자 능력 등 시험 생물종 배양과 시험조건을 충족하고 있음을 증명해야 하고, 분양 받은 시험생물종을 타인에게 양도하거나 분양할 수 없도록 하고 있으며, 시험의 결과물에는 시험 생물종의 출처를 명확히 기재하도록 하여 건강한 시험생물종 사용을 통한 평가 결과 신뢰성 향상을 유도하고 있다.”
국내·외 “염” 독성관리 및 실태조사
미국은 염을 생태계에 영향을 주는 물질로 간주하고, 염소이온(Cl-)에 대한 배출허용기준을 2,300 mg/L로 규제하고 있습니다. 또한, 공공수역 보호를 위해 수서생물보호기준 급성 550 mg/L, 만성 425 mg/L, 척추동물 및 무척추동물보호기준 급성 550 mg/L, 만성 382 mg/L로 정하고 있습니다.
공공처리시설로 간접방류하는 폐수배출시설에 대한 전처리(pre-treatment) 기준도 설정하여 공공처리시설 처리효율이 유지될 수 있는 범위 내에서 연계처리하고 있습니다.
구체적인 법률 내용은 다음과 같습니다.
- 연방수질환경법(Clean Water Act) 제301조에 따라 배출허용기준이 설정되어 있습니다.
- 수생태계 보호를 위해 수질환경법 제303조(c)(1) 및 (c)(2)에 따라 수질기준이 설정되어 있습니다.
- 공공처리시설로 간접방류하는 폐수배출시설에 대한 전처리 기준은 오염방지시설설치지침(National Pretreatment Program Manual)에 따라 설정되어 있습니다.
이러한 법률과 규정을 통해 미국은 수자원 보호와 수질환경 개선을 위해 노력하고 있습니다.
국내 염폐수내 독성물질 조사자료(2012)
2012년에 시행된 연구결과의 자료입니다. 폐수배출시설과 공공처리시설의 결과 표6과 표7에 따르면 염전, 해사세척, 김치공장, 염색공장, 수산물, 태양광 등 다양한 업종에 의해 발생합니다.
아래의 연구결과에서 보듯 산업의 발달로 인한 배출되는 유해화학 물질의 종류가 급격하게 증가해 왔으며 산업폐수에 함유된 모든 유해화학 물질에 대해 배출 허용기준을 설정하는 것은 현실적으로 매우 불가능 합니다.
P.9 생태독성관리 가이드북 2016.11
- 전 세계적으로 약 345,000종의 화학물질이 상업적으로 유통되고 있고(’15, American Chemical Society), 이러한 유해화학 물질에 대한 통합관리를 위하여 미국, 독일 등 선진국에서는 “생태독성 통
합관리”(WET : Whole Effluent Toxicity) 제도 시행 중에 있습니다. - 국내에서도 44,000종(’15, 환경부고시)의 화학물질이 유통되고 있고, 매년 약 300여종(’15, 환경백서)의 신규화학물질이 국내시장에 새로이 유입되는 것으로 파악된다고 합니다.
염폐수내 염제거 처리기술
증발농축법(Thermal techniques), 이온교환(Ion exchange), 막 기술(Membrane techniques) 등 물리·화학적처리가 보편적으로 이용되고 있으나, 초기 설치 및 유지·관리 비용이 과다로 소요 돼 경제적 측면에서 비효율적인 것으로 파악되었다 합니다.
염폐수의 법적정의는 무엇인가요?
산의 음이온과 염기의 양이온에 의해 만들어지는 화합물로 규정되어 있으습니다.
염폐수의 주요발생 과정에 대해 알려주세요.
첫째, 자연상태에서 혼합물의 형태 생성
둘째, 개별 폐수배출시설에서 제품생산을 위해 사용하고 있는 원료물질에 의해 생성
셋째, 폐수처리과정에서 사용되는 약품에 의해 생성되는 경우
염폐수의 생태독성을 측정하는 기준은 무엇인가요?
물벼룩을 통해 이뤄집니다. 물벼룩을 분양받는 자는 생태독성 분석 시설 및 장비, 실무담당자 능력 등 시험 생물종 배양과 시험조건을 충족하고 있음을 증명해야 하고, 분양 받은 시험생물종을 타인에게 양도하거나 분양할 수 없도록 하고 있으며, 시험의 결과물에는 시험 생물종의 출처를 명확히 기재하도록 하여 건강한 시험생물종 사용을 통한 평가결과 신뢰성 향상을 유도하고 있습니다.
염폐수의 주요 처리공정은?
증발농축법, 이온교환법, 막기술
가스하이드레이트
※ 상기 방법들은 높은 비용과 저효율의 문제로 평가받고 있습니다.
염폐수를 일으키는 주요 산업분야는?
이차전지, 염전공장, 김치공장, 해사세척, 염색공장 등 매우 다양한 분야에서 원료물질 혹은 수처리를 위한 약품 투입에 의해 발생할 수 있습니다.
이차전지 산업 인사이트 연재시리즈
Vol.1 새만금 이차전지 폐수정보 인사이트 vol.1 : 보기
Vol.2 이차전지 염폐수란 무엇인가? ARK환경 : 보기
Vol.3 리튬채굴과 환경영향평가 – 이차전지 인사이트vol.3 : 보기
Vol.4 무방류시스템(ZLD)과 이차전지 폐수 – 배경과 장단점 : 보기
Vol.5 이차전지 폐수처리 관련 국내 업체리스트 : 보기
