1960년대부터 1980년대까지는 상대적으로 인구 규모가 작고 국토가 협소한 우리나라와 대만 등이 산업화를 통한 고도 경제성장을 구가했다. 현재는 이와 달리 세계 세 번째로 넓은 국토면적에 무려 13억 명이 넘는 인구를 보유한 중국과 세계 일곱번째 면적에 인구 12억 명을 가진 인도, 그리고 브라질 등 거대 신흥국이 고도 경제성장을 하고 있다. 이에 따라 지구적 차원의 자원과 에너지 부하가 상상을 초월하는 형편이다.

이들 거대 신흥국과 선진국을 중심으로 글로벌 자원·에너지 전쟁도 날로 격심해지고 있다. 그 결과 전통적인 화석연료의 고갈이 임박한 상황이며, 이제까지 채굴 경제성이 낮아 주목받지 못하던 비전통 화석연료인 셰일가스의 개발이 이른바 ‘셰일가스 혁명’으로 대두되고 있다.

물론 이는 미국을 중심으로 수평시추법, 수압파쇄법 등 채굴관련 신기술을 개발했기에 가능한 일이다. 그러나 이 기술은 다량의 물을 필요로 해 지하수 고갈이나 지반약화, 화학물질 사용에 따른 토양오염 등의 환경문제를 안고 있다. 이에 따라 ‘셰일가스 혁명’을 이어가기 위한 용수 수요 저감, 폐수(flowbackwater) 처리 및 토양오염 방지와 관련된 환경기술이 미국을 중심으로 개발되고 있다.

또한 2차전지에 사용되는 리튬 등의 희토류와 반도체 제조에 필요한 각종 전자소재를 둘러싼 세계 각국의 선점 경쟁도 격화되고 있다. 최근에는 ‘도시광산’으로 불리는 전기·전자 폐기물에서 물질을 회수하는 방법이 주목받고 있다. 즉, 폐기물에서 유가의 금속을 회수하여 2차 가공한 뒤 나노물질로 전환하여 원자재로 재사용하거나, 신규 물질을 개발하여 고기능성 제품을 제작하는 기술이 개발되고 있다. 이를 통해 희토류 등 각종 전자소재에 필요한 자원 고갈을 지연시킬 수 있을 것으로 기대된다. 현재까지 폐기물은 일부 재활용되는 부분을 제외하면 매립되거나 소각될 뿐이었다. 하지만 미래에는 나노기술이나 생명공학 기술 등을 적용하여 폐기물을 정화한 뒤 유기 또는 무기 성분을 추출하여 오염 정화제나 보조물질로 활용할 수 있게 될 것이다.

도시화와 산업화의 급진전은 건설폐기물의 급증을 초래하여 이들을 친환경적으로 처리해야 하는 과제가 날로 중요해지고 있다. 따라서 현재는 주로 고형화 과정을 거쳐 도로기층재 등으로 사용되고 있는 폐콘크리트 등 건설폐기물도 친환경제품의 원자재로 재활용하는 기술이 개발될 것이다. 이렇게 되면 일차 자원의 사용량을 줄이고 환경오염도 저감시킬 수 있을 것이다.

또 매립지에서 메탄 등을 회수하는 기술과 함께 각종 바이오매스 등을 바탕으로 합성가스를 회수하는 기술의 효율성과 경제성이 높아질 수 있다. 이런 신기술의 개발은 매립지의 안정화를 가속시키고 화석연료의 의존도를 낮추는 일석이조의 효과를 얻게 될 것이다.

기존의 플라스틱은 석유화학원료인 나프타를 분해함으로써 얻어지는 각종 화학물질을 축·중합하여 제조하고 있어 화석연료 고갈의 한 원인이 되고 있다. 또 이들 폐플라스틱은 생분해가 되지 않는 특성이 있어 심각한 환경오염의 원인으로 작용하고 있다. 그 대안으로 각종 농작물의 수확 후에 폐기하는 식물의 줄기, 잎 등으로부터 추출한 섬유나 전분을 기반으로 만들어지는 고효율 차세대 바이오플라스틱 소재와 관련제품이 개발되고 있다. 이들은 화석연료의 고갈을 늦추고 환경오염 또한 저감시키는 획기적인 기술로 각광을 받게 될 것이다.

■ 관련기술 - 도시광산에서 극미량 존재하는 귀금속, 희유금속 등의 회수기술

▲ 도시광산 - 그린포스트코리아.

◇ 기술의 정의

도시에서 배출되는 폐휴대폰, 폐가전제품 등의 폐기물, 즉 도시광산에서 귀금속, 희유금속을 회수해 재활용하는 기술

◇ 기술실현의장애요인

. 정부는 축적된 기술이 전혀 없거나 기술개발에 착수하지 않아 상용화가 어려운 금속에 대해 R&D 투자를 집중하고 있으며 기술개발 수준이 낮은 이유는 전제 재활용업체의 53%가 종업원 5명 미만의 소규모 업체들로 기존 업체들의 영세성과도 관련이 있음
. 사용 후 가전에서 대상물이 여기저기 분산되어 그것을 수집할 필요가 있다.
. 소형 가전 등의 리사이클 현장에서 필요한 것보다 불필요한 것이 많아 난항을 겪고 있다.
. 아직 제품설계가 대량생산, 대량매각의 관점에서 실행되는 시대 기술의 예상된다.

◇ 실용화 시기

3~4년 후 실용화가 가능할 것이라 예측한다. 첨단 정밀제품에 활용되는 원료는 6단위 이상의 순도가 필요하나 국내 기술력은 습식방식으로 순도 4단위 수준의 회수기술만 보유하고 있는 상태라서 고순도 가공기술 개발이 요구되며, 이와 더불어 유효활용 기술개발, 대체자원 이용 기술개발이 필요함에 따라 선진국 수준의 기술력을 보유하기 위해서는 다소 시일이 걸릴 것으로 보인다.

◇ 기술개발동향

○한국

. 리사이텍은 도시광산으로부터 첨단산업용 코발트 희유금속의 회수 기술개발: 메조포러스 실리카(나노기공소재)의 합성 및 표면처리 기술개발 : 도시광산 침출용액으로부터 메조포러스 실리카를 이용해 목적성분 분리 기술개발
. 한국생산기술연구원은 건식공정을 이용한 IT용 스퍼터링 타겟 및 희토자석의 재자원화 기술개발

○ 일본

. 요코하마금속은 1990년대 중반부터 PC에서 금속회수를 시작해 일본 최초로 휴대폰에서 금을 회수하는 기술을 개발
. 샤프(Sharp), 히타치(Hitachi)는 고가금속에 대한 회수기술 개발을 활발히 진행 중이다.

▲ 전처리와 습식회수를 통한 폐자원 재활용 공정.

■ 관련기술 - 폐자원으로부터 유가자원 회수

◇ 기술의 정의

폐가전제품, 산업폐기물 등에 축적된 금속자원 중 재활용 과정을 거쳐 자원화 할 수 있는 기술 또는 관련산업이다.

◇ 기술실현의 장애요인

고철 등 효용성이 높은 물질만 재활용돼 현재 재활용률이 84.5%에 불과하고, 온실효과가 큰(CO2대비 90~11,700배) 냉매는 제대로 회수·처리되지 못하고 있는 실정이다.
폐전자기기의 재활용에 있어서 건강과 환경위험에 관한 대중인식이 부족하고, 개발도상국은 전자폐기물 관리시스템이 미비하다.

◇ 기술의 예상 실용화 시기

3~4년 후. 폐금속·유용자원 재활용 기술개발사업단의 사업이 완료되는 2016년 기술 실현이 예상된다.

◇ 기술개발동향

○ 한국

. 산업통상자원부의 사업은 도시광산업체의 금속회수 상용화 기술에 초점을 맞추고 있고, 환경부의 사업은 자원재활용 관법에 의해 수집되는 폐자원의 친환경적 처리를 위한 기술개발 중이다.

○ 중국

. 용매추출법을 이용해 도시광산 자원으로부터 백금족 금속을 분리하는 공정, 인쇄회로기판(PCBs)에서의 유가금속 회수율 향상을 위한 전처리 공정기술, 리튬이온 이차전지 재자원화 기술 등의 도시광산 기술개발이 진행 중이다.