• Article Review

    Transition from Linear Economy to Circular Economy

    선형경제에서 순환경제로의 전환

    Joon Soo Kim, Yun-Su Jun, Jung Hyuk Jun, Jai Young Cho

    김준수, 전연수, 전정혁, 조재영

    Currently, there is a drain of natural resources, environmental contamination, generation of waste, and problems of the earth’s climate by CO ...

    산업혁명 이후 인간의 대량생산과 과소비는 자원고갈, 환경오염, 폐기물발생 및 지구온난화 문제를 야기시키는데, 이는 물질제조와 사용 및 폐기를 반복하는 선형경제에서 기인 된 것이다 ...

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    Currently, there is a drain of natural resources, environmental contamination, generation of waste, and problems of the earth’s climate by CO2 emissions according to mass production and overconsumption of mankind. It is effectuated by a linear economy that involves manufacturing products, use, and waste repeatedly; there is no guarantee in the lives of humans and the future of the globe if we do not find alternative proposals. For a sustainable developing society and to overcome the present global problems, we must successively change to a circular economy from a linear economy. The circular economy has the concept of an extended value chain in recovery, reuse, remanufacturing, and recycling, instead of discarding after the use of manufactured goods. New business models of circular economy have been realized to save the earth ecology and sustainable developing society in serious recognition of the linear economy system. New business models are established by creating a vision and developing a program, and by renovating technology, law, and financial support through a worldwide government policy.


    산업혁명 이후 인간의 대량생산과 과소비는 자원고갈, 환경오염, 폐기물발생 및 지구온난화 문제를 야기시키는데, 이는 물질제조와 사용 및 폐기를 반복하는 선형경제에서 기인 된 것이다. 선형경제의 문제점을 극복할 대안은 자원이용의 효율성향상을 통한 자원고갈문제 해결, 에너지효율 향상 및 대체에너지 개발에 의한 CO2 발생억제, 물질활용의 극대화 및 오염물질의 무해화, 제품의 재사용과 재활용 등을 통한 폐기물발생의 제로화를 기할 수 있는 유일한 방법인 순환경제로의 전환뿐이다. 순환경제는 사용 후 제품의 폐기보다 재생 및 재활용이 가능케하여 상호연결고리 안에서 반복사용함으로써, 생산 후 판매에만 그치지 않고 실질적인 가치와 편익이 대부분 다시 창출되는 사용 및 회수까지의 가치사슬을 확장하는 경제개념이다. 이를 이루기 위해서는 순환경제로 혁신적인 변환의 절실함을 깊이 인식하여, 지구생태계 보호 및 지속가능한 성장에 필요한 새로운 비즈니스모델을 제시한 다음 현실화화 시켜야 한다. 그리고 전술한 내용의 순환경제로의 전환은 필요성 인식, 성공적인 달성방안 및 방법확립, 다양한 비즈니스모델의 실현, 구체적인 우위기술 확보 및 정책적인 지원이 수반되어야 가능할 것이다.

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    June 2021
  • Article Review

    Smelting of Platinum Group Metals and Recycling of Spent Catalyst

    백금족 금속의 제련과 폐촉매의 리사이클링

    Injoon Son, Ho-Sang Sohn

    손인준, 손호상

    Platinum group metals (PGMs) are used in a wide range of application fields such as catalysts, electronic devices, electrodes, electrical devices, fuel ...

    백금족 금속(Platinum Group Metals, PGMs)은 화학적 저항성은 물론 전기·열전도성이 뛰어나 촉매, 전자기기, 전극, 전기기기, 연료전지, 고온 소재 등 광범위한 ...

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    Platinum group metals (PGMs) are used in a wide range of application fields such as catalysts, electronic devices, electrodes, electrical devices, fuel cells and high temperature materials due to their excellent electrical and thermal conductivity as well as chemical resistivity. Platinum group elements are generally associated with nickel-copper sulfides in magmatic rocks. Depending on the relative concentrations of the PGMs, they are produced either as the primary products or as by-products of the nickel and copper. However, PGMs natural resource deposits are strictly limited in countries such as South Africa and Russia. The annual supply of PGMs is only under 500 t. Considering the limited supply of PGMs, there will be a noticeable increase in the supply risk associated with PGMs in the near future. Therefore, it is extremely important to recover PGMs from secondary resources such as spent catalysts. This paper reviews on overview of PGMs extraction and recycling processes.


    백금족 금속(Platinum Group Metals, PGMs)은 화학적 저항성은 물론 전기·열전도성이 뛰어나 촉매, 전자기기, 전극, 전기기기, 연료전지, 고온 소재 등 광범위한 응용 분야에 사용된다. 일반적으로 백금족 금속은 구리와 니켈의 황화광과 관련되어 있으므로 백금족 금속의 상대적인 농도에 따라 주산물로 생산되거나 니켈과 구리의 부산물로 생산된다. 특히 이러한 자원들은 남아프리카와 러시아 같은 나라들에 편재되어 있으며, 백금족 금속의 연간 공급량은 500톤 미만이다. 이와 같은 백금족 금속의 한정된 공급량을 고려하면 향후에 백금족 금속의 공급 리스크가 증가할 것이다. 따라서 폐촉매와 같은 2차 자원으로부터 백금족 금속을 회수하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 백금족 금속의 제련 기술과 리사이클링 기술에 대하여 고찰하였다.

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    June 2021
  • Research Paper

    Influence of Bacterial Attachment on Arsenic Bioleaching from Mine Tailings: Dependency on the Ratio of Bacteria-Solid Substrate

    광물찌꺼기 내 비소의 미생물 침출 시 박테리아 흡착 영향: 박테리아와 고체 기질 비율에 관한 연구

    Jeonghyun Park, Rene A. Silva, Sowon Choi, Sadia Ilyas, Hyunjung Kim

    박정현, ReneA.Silva, 최소원, SadiaIlyas, 김현중

    The present study investigates the bioleaching efficiencies of arsenic via contact and non-contact mechanisms. The attachment of Acidithiobacillus ferrooxidans was restricted by ...

    본 연구는 미생물의 접촉 및 비접촉 매커니즘에 따른 비소의 미생물 침출 효율을 보여준다. 12-14 kDa의 반투과성막으로 구성된 분리 시스템에서 Acidithiobacillus ferroxidans와 ...

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    The present study investigates the bioleaching efficiencies of arsenic via contact and non-contact mechanisms. The attachment of Acidithiobacillus ferrooxidans was restricted by a partition system comprising a semi-permeable membrane with a molecular weight cutoff of 12–14 kDa. The results were compared for two arsenic concentrations in the system (1.0% and 0.5% w/v) to maintain a homogeneous system. The overall bacterial performance was monitored by comparing total arsenic and iron concentrations, Fe ion speciation, pH, and solution redox potentials in flask bioleaching experiments over a period of 10 d. Our results indicated that bacterial attachment could increase arsenic extraction efficiency from 20.0% to 44.9% at 1.0 % solid concentrations. These findings suggest that the bacterial contact mechanism greatly influences arsenic bioleaching from mine tailings. Therefore, systems involving two-step or non-contact bioleaching are less effective than those involving one-step or contact bioleaching for the efficient extraction of arsenic from mine tailings.


    본 연구는 미생물의 접촉 및 비접촉 매커니즘에 따른 비소의 미생물 침출 효율을 보여준다. 12-14 kDa의 반투과성막으로 구성된 분리 시스템에서 Acidithiobacillus ferroxidans와 광물찌꺼기의 흡착을 제어하며 접촉 및 비접촉 시스템을 구분하였으며 1.0% 및 0.5% w/v의 두 가지 광액 농도에서 침출효율을 비교하였다. 회분식 미생물 침출 실험을 10일간 수행하면서 비소와 철의 총 농도, 철 이온종 변화, pH, 산화환원전위를 비교하며 박테리아 활동을 확인하였다. 높은 광액 농도인 1.0%에서 박테리아의 흡착에 의해 비소 침출 효율이 20.0%에서 44.9%로 증가하였다. 이러한 결과는 박테리아의 접촉 메커니즘이 광물찌꺼기 내 비소 침출에 큰 영향을 준다는 것을 보여준다. 따라서, 광물찌꺼기 내 비소 제거는 2단계 또는 비접촉 미생물 침출 방법이 1단계 또는 접촉 미생물 침출 방법보다 효율적이지 않다는 것을 보여주었다.

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    June 2021
  • Research Paper

    Comparison of the Chemical Reactivity between Sulfuric and Methanesulfonic Acids as a Leaching Agent

    침출제로 황산과 메탄술폰산의 화학적 반응성 비교

    Thanh Tuan Tran, Hyun Seung Moon, Man Seung Lee

    TranThanhTuan, 문현승, 이만승

    Methanesulfonic acid (MSA) can be considered effective in the leaching of metals because of its advantageous physical and chemical properties. The chemical ...

    메탄술폰산은 우수한 물리화학적 특성을 지니고 있어 금속의 침출에 효과적이다. 분자구조 및 코발트와 니켈 금속의 침출자료를 이용하여 메탄술폰산과 황산의 화학적 반응성을 비교하였다. 유발과 ...

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    Methanesulfonic acid (MSA) can be considered effective in the leaching of metals because of its advantageous physical and chemical properties. The chemical reactivities of MSA and sulfuric acid were compared based on their structures and the dissolution data of Co and Ni metal. The inductive and resonance effects play a vital role in the chemical reactivities of these two acids. The dissolution percentages of Co and Ni in the sulfuric acid solution were higher than those in the MSA solution under the same experimental conditions. Considering the strong acidity of MSA and the high solubility of its metal salts, MSA can be employed as a leaching agent for the recovery of metals.


    메탄술폰산은 우수한 물리화학적 특성을 지니고 있어 금속의 침출에 효과적이다. 분자구조 및 코발트와 니켈 금속의 침출자료를 이용하여 메탄술폰산과 황산의 화학적 반응성을 비교하였다. 유발과 공명효과는 두 산의 반응성에 큰 영향을 미쳤다. 동일한 침출조건에서 코발트와 니켈의 침출률은 메탄술폰산보다 황산에서 높았다. 메탄술폰산의 강한 산도와 금속염의 높은 용해도를 고려하면 메탄술폰산을 금속회수시 침출제로 이용하는 것이 가능하다.

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    June 2021
  • Research Paper

    Analysis of Resource and GHG Reduction by Recycling Palladium in Plated Spent Catalyst Solution

    도금폐촉매액내 팔라듐 재자원화에 따른 자원 및 온실가스 감축량 분석

    Ka-Young Shin, Seong-You Lee, Hong-Yoon Kang

    신가영, 이성유, 강홍윤

    Palladium present in colloidal-type plated spent catalyst solution that is used in electroless plating process has not been recovered but discharged as ...

    무전해 도금공정에서 사용되는 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐은 회수하지 못하고 폐수로 방출되고 있었으나, 재자원화 기술을 적용하여 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐을 회수하였다. 본 연구에서는 ...

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    Palladium present in colloidal-type plated spent catalyst solution that is used in electroless plating process has not been recovered but discharged as wastewater so far. Recyclig of paladium in colloidal-type plated spent catalyst solution is achieved with this study. This study presents the estimation of resource consumption and GHG emissions during the recycling and disposal of palladium in the plated spent catalyst solution using life cycle assessment. The reduction of resources and GHG are also estimated. Based on the palladium amount of 1 kg during disposal, the GHG emission amount was estimated to be 9.67E+03 kgCO2eq., and the amount of resource consumption was 3.94E+01 kgSb-eq. However, GHG emission was 1.96E+03 kgCO2eq., and the amount of resource consumption was 1.54E+01 kgSb-eq. during recycling. Considering the major substances affecting GHG emissions and amount of resource consumption, CO2 was found to significantly affect GHG emissions, accounting for 91.42% in disposal and 98.37% in recycling. The major substance affecting the amount of resource consumption was hard coal, which accounted for 40.63% in disposal and 60.73% in recycling. Upon recycling 1 kg palladium, 8,967.17 kgCO2eq. of greenhouse gas emission was reduced, while the resource consumption was reduced to 10.10 kg Sb-eq. In addition, the direct palladium resource reduction rate due to palladium recycling was 50%.


    무전해 도금공정에서 사용되는 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐은 회수하지 못하고 폐수로 방출되고 있었으나, 재자원화 기술을 적용하여 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐을 회수하였다. 본 연구에서는 전과정평가기법을 이용하여 도금폐촉매액내 팔라듐을 재자원화 시와 폐기 시의 자원 소모량과 온실가스 배출량을 각각 산정한 후, 자원 및 온실가스 감축량을 분석하였다. 산정 결과, 팔라듐 1 kg 기준으로 폐기시 온실가스 배출량은 9.67E+03 kgCO2eq., 자원 소모량은 3.94E+01 kgSb-eq.로 나타났으며, 재자원화 시 온실가스 배출량은 1.96E+03 kgCO2eq., 자원 소모량은 1.54E+01 kgSb-eq.로 각각 나타났다. 온실가스 배출량과 자원 소모량에 미치는 주요 영향물질을 살펴보면, 폐기 시와 재자원화 시 온실가스 배출량에 미치는 주요 물질은 모두 CO2로 각각 91.42%, 98.37%였으며, 자원 소모량에 미치는 주요 물질은 모두 무연탄(hard coal)으로 40.63%, 60.73%로 나타났다. 한편, 팔라듐 1 kg을 재자원화함에 따른 온실가스 배출량은 8,967.17 kgCO2eq. 감축되었으며, 자원 소모량은 10.10 kgSb-eq. 감축되는 것으로 나타났다. 또한, 팔라듐 재자원화로 인한 팔라듐의 직접적인 천연자원 사용저감률은 50%로 나타났다.

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    June 2021
  • Research Paper

    The Status of Domestic and International Quality Standards for Recycled Nickel Sulfate and Comparison of Electroplating Performance Between Reagent and Recycled Products

    재활용 황산니켈의 국내·외 품질기준현황 및 생산제품의 전해도금 성능 비교

    Sung Cheol Park, Yong Hwan Kim, Ho Jung Shin, Man Seung Lee, Seong Ho Son

    박성철, 김용환, 신호정, 이만승, 손성호

    In Korea, a good recycled product (GR) certification system was introduced in 1997 to improve resource and energy use efficiency. However, in ...

    국내에서는 1997년 우수 재활용제품(good recycled product, GR) 인증 제도를 도입하여 자원과 에너지 사용효율 개선을 증진하고 있으나 산업계 및 사회 전반적으로 재활용 ...

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    In Korea, a good recycled product (GR) certification system was introduced in 1997 to improve resource and energy use efficiency. However, in industry and society, recycled products are not used well because of the lack of awareness of recycled materials. In this study, the status of domestic and international quality standards for nickel materials was investigated, and the purity and electrochemical properties of nickel sulfate prepared from ore and nickel sulfate recovered from waste lithium-ion batteries were evaluated during the electroplating process. As a result of the test, it was found that there is no quality difference between recycled nickel sulfate and high-purity nickel sulfate reagents when used in the electroplating industry.


    국내에서는 1997년 우수 재활용제품(good recycled product, GR) 인증 제도를 도입하여 자원과 에너지 사용효율 개선을 증진하고 있으나 산업계 및 사회 전반적으로 재활용 소재에 대한 인식 부족으로 인해 재활용 제품 사용이 잘되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 니켈 소재의 국내·외 품질 기준 현황을 조사하였고, 광석으로부터 제조된 황산니켈과 폐리튬이온전지로부터 재소재화 된 황산니켈에 대하여 전해도금 공정에서의 순도 및 전기화학적 특성을 평가하였다. 평가 결과, 전해도금 산업에서 사용 시 재활용 황산니켈과 고순도 황산니켈 시약의 품질은 차이가 없는 것으로 판단된다.

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    June 2021
  • Research Paper

    A Cross-check of Domestic Lead Material Flow in Public Database Sets for the Recycling Status Analysis

    재활용 현황파악을 위한 공공 자료별 국내 납 물질 흐름 상호 확인

    Sang-hun Lee, Jungeun Kim

    이상훈, 김정은

    Supply deficit of lead commodities and environmental pollution can be simultaneously resolved through the recovery and recycling of waste lead. The recent ...

    폐기물에서의 납 회수 및 재활용을 통해 원료공급 안정화와 환경오염 예방을 동시에 도모할 수 있고 실제로도 최근 폐납축전지 위주의 재활용을 통해 납 원자재 ...

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    Supply deficit of lead commodities and environmental pollution can be simultaneously resolved through the recovery and recycling of waste lead. The recent recovery of lead through recycling of the lead battery waste is a positive development. To maximize the effect of lead recovery and recycling in the future, the updated status of the lead material flow should be recognized. However, such an analysis at the preliminary stages may be cumbersome owing to the complexity and diversity of emission sources and material streams. At this stage, a preliminary screening by domestic lead flow using public information should be feasible. Therefore, in this study, using the data from the UN Comtrade and domestic PRTR (Pollutant Release and Transfer Register) databases, the amounts of lead import, emission, and transfer were identified and cross-checked with the domestic lead flow described in the National Material Flow Analysis database. The lead flow for major categories such as waste lead-acid batteries showed a rough consistency between the databases.


    폐기물에서의 납 회수 및 재활용을 통해 원료공급 안정화와 환경오염 예방을 동시에 도모할 수 있고 실제로도 최근 폐납축전지 위주의 재활용을 통해 납 원자재 공급 측면에서 긍정적인 효과를 보고 있다. 다만 향후 납 회수 및 재활용의 효과를 극대화하기 위해서 납의 물질흐름의 현황을 효과적으로 파악할 필요가 있는데, 배출원 등의 복잡성과 다양성으로 인해 관련 조사가 번거로울 수 있다. 이 경우 편의상 인터넷 공개자료를 통한 예비 조사의 선수행이 효과적일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 공공기관 공개자료를 통해 국내 납의 흐름을 파악하여 향후 납 회수/재활용에 효율성을 기여하고자 한다. 이에 본 연구에서는 UN Comtrade와 국내 화학물질배출×이동량 사이트 자료를 이용하여 납의 수입량 및 배출×이동량을 파악하고 이를 국가통합자원관리시스템에서 제시된 납의 흐름과 비교하였다. 그 결과 폐납축전지 등 주요 항목별 관련 납의 흐름이 각 사이트 간에 대략적인 일치를 보였다.

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    June 2021
  • Technical Research Paper

    Development of Material Separation Process for Recycling Waste Coffee Capsules

    폐 커피 캡슐의 재활용을 위한 재질분리 공정 개발

    Sang-Ho Baek, Yosep Han, Seongmin Kim, Tsogchuluun Davaadorj, Ho-Seok Jeon

    백상호, 한요셉, 김성민, TsogchuluunDavaadorj, 전호석

    This study evaluated the recyclability of waste plastics in used coffee capsules disposed of as municipal waste. For recycling, a new material ...

    본 연구에서는 현재 생활계 폐기물로 폐기되는 커피 캡슐의 재질분리 공정 개발을 통해 폐플라스틱의 재활용 가능성을 평가하였다. 1차 파쇄, 세척 및 체질을 통해 ...

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    This study evaluated the recyclability of waste plastics in used coffee capsules disposed of as municipal waste. For recycling, a new material separation process was developed to remove the coffee grounds through primary crushing, washing, sieving, and secondary crushing, followed by corona discharge electrostatic separation. Furthermore, for the under 10 mm size fraction samples, the aluminum removal and the plastic recovery were 95.4% and 98.3%, respectively, under optimal conditions. In addition, for the 15 mm fraction samples, the aluminum removal and the plastic recovery were 91.3% and 97.2%, respectively. To evaluate the recyclability of the separated waste plastics, the samples were pelleted, and their material properties were analyzed. No hazardous substances were detected, and the results were similar to those for homo-PP. Therefore, it was confirmed that sufficient functionality existed as recycled PP. However, owing to the dark color of the pellets, limited applications to black or dark products are expected.


    본 연구에서는 현재 생활계 폐기물로 폐기되는 커피 캡슐의 재질분리 공정 개발을 통해 폐플라스틱의 재활용 가능성을 평가하였다. 1차 파쇄, 세척 및 체질을 통해 커피찌꺼기를 제거하고 2차 파쇄 후, 총 3번의 코로나 방전형 정전선별을 수행하는 재질분리 공정이 개발되었다. 이때, -10 mm 시료는 최적조건에서 알루미늄 제거율과 플라스틱 회수율이 각각 95.4%와 98.3% 이었으며, -15 mm는 각각 91.3%와 97.2% 이었다. 재질분리 된 폐플라스틱의 재활용 가능성을 평가하기 위하여, 시료를 펠릿으로 제조하고 물성을 분석하였다. 분석결과, 유해물질은 검출되지 않았으며, Homo-PP와 유사한 결과를 보였다. 따라서 재생 PP로 충분한 기능성이 존재하는 것을 확인하였다. 다만, 어두운 색상으로 인해 검정 혹은 어두운 계열의 제품군에 한정적으로 적용 가능할 것으로 평가되었다.

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    June 2021