서론
금속자원에 대한 수요가 증가하는 반면 매장량은 한계가 있어 도시광산 산업의 역할이 중요해졌다. 중국, 인도 등 이머징 국가를 중심으로 금속자원에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되는 반면 매장량은 한정되어 있어 점진적인 가격상승이 예상되고(KIGAM, 2018), 금속자원을 대체할 수 있는 소재가 없어 기존 자원을 회수하여 재사용하는 방법 외에는 수요를 충족시키기 어려운 한계점이 있다.
그간의 국내 도시광산의 현황 및 단지조성을 위한 타당성 조사연구는 자원수급의 최적지로서 자원순환특화단지와 산업단지 내 입지의 최적평가에 대해 수행되었다. 특히, 이 연구는 공간적인 활용도가 높은 가치를 가진 지역인근 폐광지역의 도시광산 입지를 통한 개발가능성을 타진하였다. 최근까지는 폐금속자원 재활용 활성화 종합대책(Department of environment, 2009)에 따라, 도시광산 조성은 부산, 대구, 시흥 등 지방자치단체가 일반산업단지나 폐기물 자원수급이 용이한 지역에서 자원순환특화단지를 조성하거나 산업단지 개발을 추진하였다. 폐광지역의 도시광산 조성에 대한 타당성 검토는 폐광지역 개발지원에 관한 특별법에 따른 지역개발 관점에서 접근한바 있고, 강원도 영월지역의 폐광부지와 폐광시설을 활용한 도시광산 조성에 대한 기초조사가 수행되었다. 즉, 영월지역은 연료전지발전소와 함께 융복합 6차산업화를 위한 기반 조성계획을 통해서, 도시광산산업 개발에 접근하고자 하였고, 해당지역의 사업타당성까지 검토하였다(Korean Institute of Civil Urban Planning, 2013).
최근 도시광산 산업통계 중 도시광산 재자원화 규모 및 업체 현황을 조사한 결과에 따르면, 도시광산 재자원화 규모는 19.6조 원으로 국내 금속수요의 약 22%를 도시광산에서 공급하고 있고(Shin et al., 2013a), 도시광산 업체는 917개로 수도권과 경상권에 대다수 분포하고 있었으며, 약 58%의 업체가 10인 이하의 소기업으로 보고되고 있다(Resource Circulation Technology Platform, 2017; KITECH, 2018). 최근 2009년 도시광산 업체 현황 조사결과와 비교하였을 때, 도시광산 업체수는 전반적으로 증가하였고, 특히 희소금속 관련 기업 수의 증가 폭이 컸다. 국내 도시광산 산업의 초기 시장형성 및 활성화를 위해 정부차원의 지원이 이루어져왔다(Shin et al., 2013a). 현재 국내 도시광산 산업은 업체들의 영세성, 사업허가 과정의 진입장벽, 추출기술의 부재, 통계시스템의 취약 등으로 초기시장 형성에 어려움을 겪고 있는 상황이며, 미국, 일본 등 주요국 대비 지원법의 도입도 늦은 상황이기 때문에 국가차원의 금속비축량 확대, 물질흐름 통계시스템 구축, 진입장벽 완화, 정 · 제련기술개발 등을 통해 시장 활성화 유도가 여전히 필요한 실정이다.
도시광산 산업은 기본적으로 폐기물과 광석을 다루는 산업으로서, 관련 자원 확보의 의미가 크다(Umicore, 2018). 즉, 먼저 도시광산 자원으로 부터 금속을 추출할 수 있는 기술이 확보되고 이를 바탕으로 자원의 가격경쟁력을 확보하면 관련 산업에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 인건비와 기술수준에서 중국과 비교하여 경쟁력이 높지 않은 상황에서 경쟁력을 높이기 위해 우리가 추구해야 할 것으로는 기술우위와 최적생산단지 조성이 경쟁력의 핵심이 될 것이다. 따라서 도시광산 산업의 기술수준을 측정하고, 최적입지를 위한 조건을 설정한다면, 폐광지역과 같은 공간적 활용 가능한 부지를 도시광산에 활용함으로써 폐광지역 진흥에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서는 기존 도시광산 통계결과와는 다르게 폐광지역의 입지에 적합한 도시광선 업종의 현황, 규모 등에 대한 기술 및 산업통계 자료를 조사하였으며 기술수준 평가를 토대로 폐광지역에 적합한 입지조건을 수립하고자 하였다.
연구방법
기술수준평가
본 연구에서는 국내 도시광산 기술현황을 분석하기 위하여 국가연구개발 과제 수행현황(NTIS, 2018)을 분석하였고, 개발기술의 현황 조사결과, 도시광산 기술개발에 지원된 과제금액, 건수, 대상 주요기술 등에 대해서 현재 기술개발 진행 현황을 파악하였다. 이를 토대로 기존의 기술수준 대비 현행 수준을 도출하였다.
입지선정방법
도시광산산업의 추진체계를 경제적인 측면, 정책적인 측면에서 타당성을 검토하고 세부 시나리오를 설정해 상호 비교 분석해야한다. 도시광산 산업은 폐기물로 발생된 도시광산 자원을 공급받아 정제련 과정을 통해 타 산업의 원료로 제공하는 산업의 특성상 발전을 위한 합리적 추진체계가 절대적으로 필요하다. 특히 폐광산 지역이라 관련 인프라가 부재한 공간적 활용이 필요한 지역에서는 관련 산업, 지원 기능 인프라를 고려해 볼 수 있으며, 어떤 시나리오가 바람직한지에 대한 것은 상호 정량적 비교 분석을 통해 결과를 도출해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 경제적 및 정책적 타당성 분석은 기본적으로 ｢한국개발연구원 공공투자관리센터｣에서 제시한 연구개발부문 사업의 예비타당성조사 표준지침 연구(KDI, 2008)에서 제시한 방법을 준용하였다. 도시광산 전문연구기관 설립과 유관기관 기능 조정 및 통합은 연구개발에 대한 투자로 볼 수 있으며 특히, 도시광산 전문연구기관은 연구센터 구축사업, 연구장비 구축사업(예비타당성조사 운용지침에 따름)으로 분류할 수 있어 예비타당성 조사의 대상이 되므로, 본 연구에서는 예비타당성 조사의 지침에 근거해 분석을 실시하였다. 평가지역은 산업단지지역과 폐광지역으로 구분하여, 대표산업단지 3개 지역과 폐광지역 5개 지역에 대한 평균값을 기준으로 상대비교 하였다. 평가지표의 측정은 5점 만점을 기준으로 20% 단위별로 상대적 정량값을 산정하였다. 해당 지표값의 상대적 비교만을 보기위한 평가로서, 절대값의 비교보다는 공간적 입지조건의 상대적인 조건을 비교하는데 목적을 두었다.
결과 및 토의
폐금속재활용 도시광산 현황분석
본 연구에서는 폐광지역에 유치 가능한 도시광산 조성유형을 관련 산업과 연계하여 설정하고자, 기존 도시광산의 고부가가치 유가금속을 포함한 유망원료로 활용가능한 폐기물을 포함하여 분석하였다. 광재류, 폐촉매류, 폐전기전자제품류, 폐금속류, 폐전지류 등 도시광산과 직접적인 관련이 있는 폐기물 종류의 업체 및 기타 폐기물 종류 중 고철, 비철스크랩, 제강원료, 전자제품 등 금속 관련 재생 제품을 취급하는 허가 및 신고업체 목록을 작성하였다. 한국환경공단(Korea resource recirculation information system, 2018, Korea Environment Corporation, 2016)의 2016 폐기물재활용실적 및 업체현황 자료의 전체 6,085개의 재활용 중간 · 최종 · 종합 허가 및 신고업체 중 금속 재자원화 관련 업체 목록을 조사한 결과(Allbaro System), 폐기물재활용실적 업체는 업체별 폐기물 종류 및 재생제품명에 따라 1,605개 등록업체 정보를 선별할수 있었고, 중복조사업체를 제거하여 총 1,050개 업체 목록을 선별하였다(Table 1). 이때 폐주물사 및 폐사, 폐타이어, 폐식용유, 폐목재류, 폐타일, 음식물류폐기물 및 처리물, 폐형광등 파쇄 잔재물, 폐유리류 등 도시광산과 무관한 폐기물 취급 업체는 제외하였다. 대부분 재활용 중간 · 최종 · 종합 허가와 신고업체로서, 주로 고철, 비철, 스크랩 취급 업체로 허가를 득하거나 신고하는 업체가 가장 많았고, 금, 은, 구리 등 특정 금속을 취급하는 업체, 폐가전, 폐전기전자제품, 폐전지, 폐촉매 등 특정 폐기물을 취급하는 업체로 분포되어 있는 것이 특징이었다.
Table 1. Status of metal recycling companies by type of waste
폐기물 중간재활용업은 폐기물 재활용시설을 갖추고 중간가공 폐기물을 만드는 산업활동이 대부분이며, 중간 및 최종재활용업을 겸하는 종합재활용업체가 전체 허가업체의 60.1%를 차지하며, 중간재활용업은 37.7%, 최종재활용업은 2.2%를 차지한다(Fig. 1).
지역별 업체 구분결과, 전국 17개 시 · 도별 988개 허가 및 신고업체 수 산정되었고, 경기 지역의 업체가 가장 많았으며, 다음으로 경북 지역의 업체가 가장 많았다. 재활용업 특성 상 인구밀도가 가장 높은 수도권 지역이 가장 많은 것으로 판단되며, 해외 수출입이 용이하며 산업 및 공업단지가 많은 경상도 지역의 업체 수가 많은 것으로 조사되었다(Fig. 2). 도시광산 업체 분포 특성 상, 폐금속자원 재활용산업은 수집 및 운반과 전처리 단계는 주로 중소기업이 담당하고, 전처리를 포함한 일부 간단한 정제련 단계까지는 중견기업이, 대규모 정제련 단계 및 원재료 생산은 대기업이 담당하고 있으며, 80%의 업체가 폐기물 수거, 해체 및 선별, 파쇄 등에 대부분 포진한다. 또한 수거 · 수집 및 전처리 단계에서 노동집약적이고 부가가치가 낮으나 초기 자본이 적어 진입 장벽이 낮기 때문에 영세한 업체들이 다수 설립되었다. 이를 토대로 유가금속 추출이나 고순도화 단계의 부가가치가 높은 분야는 기술집약적이나 높은 자본금을 필요하기 때문에 중소업체들의 진입이 어려워 비대칭적인 가치사슬 구조 형태를 나타난다고 볼 수 있다. 따라서 한국표준산업분류상 1차 금속제조업에 속하는 금속 추출업체가 폐기물 수집운반, 처리 및 원료재생업에 해당하는 전처리 업종을 겸업하여 경쟁력을 확보하는 것이 필요하다.
도시광산 기술수준
처리방법에 따른 업체를 구분을 통하여, 폐기물의 전처리, 정 · 제련 및 기타 공정별 처리 방법에 따른 등록형태별 업체 특성을 살펴보았다. 이때, 다중 처리방법을 사용하는 업체의 경우 중복으로 산정되었다. 금속 재활용을 위한 공정 단계별 처리방법에 따라 등록형태별 허가업체 및 신고업체 조사결과, 전처리, 정 · 제련 기타 보관, 재사용 등 기타분야로 구분하였다. 전체 처리방법에 따른 업체 중 전처리의 파쇄 업체가 가장 많았고 다음으로 분쇄 및 절단 업체이며, 정 · 제련 업체 중에는 정제 업체가 가장 많고 다음으로 용융 처리업체가 가장 많았다(Table 2).
Table 2. Status of urban mining company according to recycling technology
재활용 처리기술 및 국내 처분 현황 분석결과, 2012년부터 2017년까지 전체 국가R&D 0.1% 수준, 증가율(순증) 약2% 수준이었다(Fig. 3a). 이는 재활용 원료와 소재의 전처리와 가공을 통한 제조기술까지의 영역에서 자원수급을 위한 기반 기술로 지원되는 것이 특징이다. 원료별 투자규모는 폐전지, 폐촉매 등 고부가가치 폐기물 원료에 대한 기술투자가 특징이며, 특히, 전기자동차, 전기장치 등의 폐전지 중 이차전지의 재활용 기반기술개발과 관련 요소기술개발에 투자가 이루어지고 있다(Fig. 3b).
기술별 투자액은 선별기술(28.33%)과 추출기술(18.21%), 정제련 기술(18.21%)에 대한 투자가 약87% 수준으로 대부분 투자영역이 집중되었다(Fig. 4). 이는 재활용기술의 핵심이 폐기물의 선별을 통한 유가금속의 추출과 소재, 제품 생산의 정제련 가공에 맞춰져 있음을 보여주고 있다. 따라서 도시광산 산업의 사업화를 위한 기술개발도 공통, 전처리 기술 등의 기반 기술보다는 핵심 기술의 개발지원에 초점을 맞추는 것이 필요하다.. 고부가가치 원소별 개발기술의 중요성은 도시광산의 생산성의 향상과 관계한다(Shin et al., 2013b).
본 연구에서는 기술수준 측정을 위해서, 폐기물 원료를 대상으로 기술개발 항목에 대한 투자수준에 대한 상대적 비율로 기술개발 확보 정도를 구분하여 수준을 측정하였다. 이는 개발기술을 국가연구개발단계 기준으로 분류하여 기초기술, 실용기술, 실증기술로 구분할 때, 해당기술의 사업화 정도를 고려해 볼 수 있다. 국가연구개발사업의 사업화 성공률이 2017년 기준 약 20% 수준임을 감안하더라도, 해당 투자가 기술수준 향상으로 이어지는 부분은 통계부재 등 실패과제가 매우 적음을 고려할 때, 해당 기술개발의 역량은 향상된 것으로 볼 수 있다. 폐기물 재료별 수준은 폐전지나 폐촉매는 기초기술 수준이 높고, 실용, 실증수준이 상대적으로 낮았고, 기타 스크랩의 경우, 기존의 다양한 폐기물 재활용 대상으로 볼 때, 실용 및 실증 기술수준이 높은 특성을 볼 수 있었다(Table 3). 대상물질별로는 희소금속에 대한 기초기술수준이 높은 부분을 제외하고는 실용, 실증기술의 수준은 약 30% 내외로 유사하고, 상용화를 위한 개발기술의 실증화가 가능함을 나타내고 있다.
Table 3. Analysis of domestic urban mining technology level by metal scrap types
도시광산 입지유형
기존의 산업단지는 산 · 학 · 연 연계체제를 구축하여 산업의 질적 향상을 도모하고(Table 4), 이를 지원할 수 있는 주거 · 상업 · 유통 · 복지 등의 종합적 지원 시설 단지로 조성하고, 일부 산업단지 내 금속과 비금속 재생 및 제조, 정 · 제련 산업체를 유치하는 방식으로 구성되었다(Hong, 2012; Harada, 2008). 특히, 공장, 지식산업 관련 시설, 문화산업 관련 시설, 정보통신산업 관련 시설, 재활용산업 관련 시설, 자원비축시설, 물류시설 및 그 밖에 대통령령으로 정하는 시설의 용지는 산업입지 및 개발에 관한 법률 제2조의 산업집적 활성화와 공장설립에 따라 인허가체계를 가진다. 한편, 폐광산 지역이 공간적으로 과거 광산지역에 위치하고 있음을 고려할때, 산업부산물 및 폐기물의 자원수급과 관련 사업으로의 가공된 소재와 제품의 공급 접근성은 낮다. 따라서, 폐광산 지역의 공장 허가문제와 도시광산 단지 조성에 필요한 기술, 인력 한계문제를 극복하려는 노력이 필요하다.
Table 4. Types of urban mining project
이러한 접근성과 인프라 한계를 극복하기 위해 공간, 입지여건, 산업 특성에 따른 해결방안을 도출하였다. 첫째, 공간적 입지한계 해결을 위하여 폐광산지역 진흥지구 내에 경제적 기반을 조성하는 것이고 둘째, 시장 유망성을 확보하기 위하여 수요자와 공급자가 만날 수 있는 요충지에 입지를 선정함으로써 시장의 운료 공급과 생산원료의 소재화를 가능하게 하는 산업단지를 조성하는 것이다. 마지막으로, 도시광산 인프라 확보를 위하여 재활용 산업의 기술과 인력이 집중될 수 있는 도시광산산업 집적단지를 조성하는 것이다.
도시광산 입지선정방안
폐광지역별 규제사항 및 입지 요건을 검토할 때, 환경법에 따른 오염배출시설의 배출조건이 해당 입지에 만족하는지를 검토해야 한다. 현행 산업단지 입주허용 조건은 폐기물관리법에 따른 폐기물처리업 허가를 받은 기업 및 폐기물재활용 신고기업의 산업단지 입주허용을 하고 있으며, 산업집적 활성화 및 공장설립에 관한 법률 시행령의 제6조의 산업단지의 입주자격에 따라서, 폐기물 수집운반, 처리 및 원료재생업에 대해서 도시광산 기업은 영업허가를 현행 2단계(사전적 합성평가 및 재활용허가)에서 1단계(허가)로 완화된 상태이다. 다만, 현행 농림지역 및 자연환경보전지역, 농업진흥지역(농지법)에서 허용 또는 제한되는 공장의 업종․규모 및 범위는 공장설립이 불가한 여건을 가지는 한계는 있다.
입지여건을 Table 5와 같이 도시광산 조성을 위한 여건 평가 시 고려해야 할 주요항목 및 중요도로 제시하였다. 이는 본 연구에서 입지여건으로 고려한 사항과는 약간의 차이가 있으며, 정량적 분석보다는 정성적 분석에 가깝게 분석되고 있다. 따라서 본 연구에서 제시한 최적입지 여건과 폐광지역에서 제시하는 입지여건을 상호 비교하고, 본 연구를 통해 분석된 입지여건 상세분석을 통해 입지여건을 검토하였다(Table 5). 평가 기준 중 지역적 분포의 세부 평가항목으로는 도시광산 업체의 지역적 분포, 연구개발 및 제조 인프라, 산업단지 수 및 부지확보 용이성으로 설정하고 각각 도시광산 업체수, 유관기관수, 전국 도시광산 자원회수 가능량 대비 지역 내 회수 가능량, 도시광산 산업관련 산업단지수, 지역내 산업단지 면적 대비 여유부지 면적을 평가 지표로 설정하였다. 도시광산 산업규모의 평가 항목으로는 산업 생산별 비율(산업비중), 도시광산 종사인구 비율이고 평가 지표로는 지역내 총생산 대비 도시광산 산업 총생산 비중, 도시광산 산업 총생산 대비 지역 내 도시광산 산업 총생산 비중, 지역 내 노동가능 인력 대비 도시광산 산업 종사자수 비중, 도시광산 산업 총 종사자수 대비 지역 내 도시광산 산업 종사자수 비중으로 설정하였다. 접근성은 산업연계성을 평가 항목으로 설정하고 지역별 폐기물 발생량 대비 중간처리업체 처리량의 비중을 평가 지표로 설정하였다. 입지특화의 평가 항목으로는 입지우위성, 파급효과로 설정하고, 각각 산업집적지 분석에 이용되는 입지계수와 지역경제 파급효과인 투입금액 대비 생산유발액의 비율로 설정하였다.
Table 5. Analysis of regulatory and location requirements for each mine site
대상지역을 분석한 결과, 울산 등의 산업단지 지역의 접근성의 경우 높은 점수척도, 지역적분포도 및 관련인프라는 낮은 점수를 가지는 특성을 가졌다. 그러나 강원도 지역의 도시광산 산업규모, 입지특화, 인프라 항목에서 낮은 점수, 상대적인 산업비율은 상대적으로 높았다. 따라서 지표상의 상대적인 전략점수 지표적용이 필요한 것으로 보이며, 인근 관련 자원공급지로서의 폐기물 보다는 비철금속 등의 광석원료 대상이 유망하고, 생산제품의 수요관점에선 생산된 소재, 제품의 비축기지나 관련 재가공이 필요한 제조업과의 연계가 요구된다. 가중치를 적용하기 전 산업경제기반 입지분석 요건에 따라 산정된 종합점수는 상호간의 가중치가 부여되지 않은 점수이기 때문에 상호 비교 의미는 없다.
결론
도시광산 산업은 부가가치가 높은 산업부산물 및 폐기물의 가공을 통해서 광물자원을 취급하는 산업으로, 광물자원의 개발과 광해방지의 연계산업으로 의미를 지닌다. 본 연구에서는 인프라가 전무한 폐광의 공간을 활용한 최적기술과 입지조건을 설정하기 위한 조건과 기법을 제시하였다. 특히, 폐광지역 대상의 도시광산 대상 기술은 선별, 추출, 정제련의 핵심기술이 대상이 되며, 해당 기술수준 분석결과, 유망한 원료인 폐전지, 폐촉매의 재활용과 이를 기반으로 사업화를 수행하는 산업망이 필요하다. 이를 통해서, 일반적인 도시광산의 자원수급 여건보다는 부가가치를 생성하는 자원이 발생하는 관련 산업과 연계된 입지조건 설정이 중요하였다.
도시광산 업체 분포 특성상, 폐금속자원 재활용산업은 수집 및 운반과 전처리 단계는 주로 중소기업이 담당하고, 전처리를 포함한 일부 간단한 정제련 단계까지는 중견기업이, 대규모 정제련 단계 및 원재료 생산은 대기업이 담당하고 있으며, 80%의 업체가 폐기물 수거, 해체 및 선별, 파쇄 등에 대부분 포진한다. 폐기물 재료별 수준은 폐전지나 폐촉매는 기초기술 수준이 높고, 실용, 실증수준이 상대적으로 낮았고, 기타 스크랩의 경우, 기존의 다양한 폐기물 재활용 대상으로 볼 때, 실용 및 실증 기술수준이 높은 특성을 볼수 있었다. 대상물질별로는 희소금속에 대한 기초기술수준이 높은 부분을 제외하고는 실용, 실증기술의 수준은 약 30% 내외로 유사하고, 상용화를 위한 개발기술의 실증화를 지시하고 있다.
접근성과 인프라 한계를 극복하기 위해서, 본 연구의 폐광지역에서 공간적 활용을 위한 도시광산 조성관점에서, 공간 및 입지 여건, 산업 특성에 따른 도시광산 조성 한계점 및 해결과제를 도출하였다. 첫째, 공간적 입지한계 극복과제는 폐광산의 공간적 입지와 도시광산 조성의 입지규제를 극복하기 위해 폐광산 지역진흥지구내 경제적 기반을 조성하는 것이다. 도시광산 산업의 지역경제성을 고려한 입지요소는 원료수급이 용이한 도시지역이나 산업단지에서와 같이 동시에 고려되어야 한다. 즉, 도시광산 단지 조성을 위한 비용과 해당편익은 지속적인 생산이 이루어지는 경제적 기반에 충실해야한다.
둘째, 시장 유망성 확보과제로서, 국가광물자원관리기반의 산업입지와 시장공급과 수요를 고려한 요충지에 입지하여 시장의 원료 공급과 생산원료와 가공소재를 공급할 수 있는 산업단지에 조성하는 것이다. 도시광산의 폐금속 자원의 공급과 재활용 생산품의 수급을 위한 인프라를 주변지역과 연계하고, 생산제품은 원료물질을 포함하여 2차 가공된 원료나 소재 제품이 되어 부가가치를 향상시켜서 경제성을 확보하는 방식이다.
마지막으로, 도시광산 인프라 확보과제로서 유용광물자원의 재활용 기술역량의 집적단지조성이 필요하다. 유용광물자원의 생산을 위한 공급망이 형성되었다면, 재활용기술과 제조기술이 개발되어 비철금속이나 관련 연관산업에 산업공급망을 형성해야한다. 도시광산 산업공급망은 개발기술에 기반한 광물자원의 부가가치를 향상시킬 수 있는 공급과 수급산업체가 지역내 형성되어 물류나 지역적 한계를 극복할 수 있는 도시광산 조성지역내에서 완성체가 되어야한다.
따라서 폐광지역에서 도시광산 산업의 입지선정시, 기술개발, 인력, 자원의 인프라와 함께 관련 산업공급망의 구성이 가능하도록, 해당지역 산업의 형성이 선행된다. 이때, 도시광산 조성단지의 경제성을 향상하기 위한 기술부가가치와 사업화를 통한 고용창출에서 기술개발 지원이 핵심이 되어 기술사업화를 통한 편익향상이 부가되어야한다.
