다양한 복합재질 생활계 폐플라스틱의 물질재활용 확대를 위해서는 물질재활용 제품의 용도개발 및 이들의 품질 안정성 확보 노력이 필요하다. 본 논문에서는 생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의 품질에 대한 안정성을 확보하기 위한 기초 연구로서 발생지역에 따른 생활계 폐플라스틱의 혼입율 특성 및 이를 활용한 물질재활용 제품의 생산시기에 따른 품질특성을 비교 검토하였다. 그 결과 발생 도시에 따른 생활계 폐플라스틱 중 재활용 가능한 폐플라스틱의 구성비율은 64.5~90.4%로서 도시별 큰 차이를 보이고 있다. 또한 4개월간 생산시기별 물질재활용 제품의 평균 인장강도는 12.33MPa, 평균 연신율은 5.94%, 평균 밀도는 1.35g/㎤, 평균 회분은 3.66%인 것으로 나타났다.
물리적인 건식 방법으로 소각 및 매립되는 생활계 폐플라스틱에 포함된 이물질을 제거하는 공정을 확립 연구를 수행하였다. 수집 운반되는 생활계 폐플라스틱 시료의 발생 장소, 위치 및 시간에 따라 포함된 이물질 종류가 다르고 수분의 함량에 있어 차이가 많이 있어 투입되는 시료에 대한 일차 이물질 분석이 필요하다. 이물질 분리 공정은 운반 $\rightarrow$ 파쇄 $\rightarrow$ 선별 분리(자력, 와류, 스크린) $\rightarrow$ 저장의 순서로 진행하였으며 파쇄시 흙 종류가 많이 포함된 경우에는 -0.8cm로 파쇄할 경우 효과적이나 일반적으로 -1.2cm 정도로 파쇄하여 이물질을 선별 분리하여도 이물질이 함유량이 3%이하이며, 회수율은 97% 이상이었다.
본 논문은 생활계 복합재질 폐플라스틱을 재활용한 물질재활용 제품의 물성을 향상시키기 위한 방안으로서 단일 재질 폐플라스틱인 r-LDPE(Recycled Low Density Polyethylene, r-LDPE) 사용량을 변화시켜 물질재활용 제품의 물성을 평가·분석하였다. 그 결과 r-LDPE 사용량이 증가할수록 생활계 복합재질 폐플라스틱 물질재활용 제품의 인장강도, 연신율은 증가하는 경향을 나타내었지만 회분은 감소하는 경향을 나타내었다. 생활계 복합재질 폐플라스틱 재생원료에 r-LDPE 사용량을 5% 이상 혼입 사용할 경우 생활계 복합재질 폐플라스틱의 물질재활용 제품인 인삼재배시설용 지주대의 품질기준인 GR M 3093-2021을 안정적으로 만족시키는 것으로 나타났다.
플라스틱은 소비량 증가에 따라 생활계폐기물 중 폐플라스틱의 발생량도 급격히 증가하고 있으나, 분리, 선별 공정 비용 증가 등으로 재활용은 저조한 실정이다. 이에 본 연구는 생활계폐기물 발생 복합재질 폐플라스틱을 콘크리트용 골재로 재활용하기 위한 기초 연구로 고로슬래그 미분말을 충진한 복합재질 폐플라스틱 잔골재 및 굵은골재의 투입 비율 및 투입량이 콘크리트의 슬럼프 및 압축강도에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 복합재질 폐플라스틱 굵은골재는 부순 굵은골재 대비 조립률은 유사하나, 입자 크기가 작은 단입도 분포인 반면에, 복합재질 폐플라스틱 잔골재는 부순 잔골재 대비 조립률 및 입자 크기가 큰 단입도 분포인 것으로 나타났으며, 고로슬래그 미분말에 의한 밀도 및 공극 충진에 의한 흡수율 향상 효과는 복합재질 굵은골재 대비 복합재질 잔골재가 큰 것으로 나타났다. 복합재질 폐플라스틱 골재의 투입량이 증가할수록 콘크리트의 슬럼프와 압축강도는 감소하였다. 특히, 동일한 양의 복합재질 폐플라스틱 골재 투입 수준에서 복합재질 폐플라스틱 잔골재의 투입량이 많을수록 슬럼프와 압축강도는 작아지는 것으로 나타났으며, 이는 복합재질 폐플라스틱 잔골재 중 ROD 형상의 골재 하부에 공기가 갇히면서 형성된 공극에 의한 것으로 판단된다. 한편, 혼화제 투입 및 단위 시멘트량 증대는 복합재질 폐플라스틱 골재 투입 콘크리트의 압축강도 향상에는 효과가 있는 것으로 나타났다.
2004년 이후 EPR 제도의 시행과 더불어 폐플라스틱을 함유한 물질의 소각과 매립을 법으로 규제함에 따라 폐플라스틱 재활용의 필요성이 가중되고 있다. 본 연구는 생활계 폐플라스틱 재활용을 위한 정전선별 기술의 개발을 목적으로, 하전물질과 하전장치를 개발하여 선별효율을 높이고자 하였다. 따라서 우리는 대상 플라스틱의 하전효율과 재질분리에 적합한 하전장치 및 마찰하전형정전선별기를 개발하여 2종 혼합 플라스틱으로부터 PVC를 $99\%$ 이상 제거하였으며, PET와 같이 PVC 함량을 규제하는 경우 최적 실험조건에서 PET 회수율 $80\%$로 PVC를 $99.99\%$ 까지 제거할 수 있는 기술도 개발하였다. 또한 3종 혼합 플라스틱은 $98\%$이상으로 분리하여 플라스틱의 재활용을 높일 수 있는 재질분리 기술을 확립하였다.
한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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pp.23-33
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2005
2004년 이후 EPR 제도의 시행과 더불어 폐플라스틱을 함유한 물질의 소각과 매립을 법으로 규제함에 함에 따라 폐플라스틱 재활용의 필요성이 가중되고 있다. 본 연구는 생활계 폐플라스틱 재활용을 위한 정전선별 기술개발로써, 하전물질과 하전장치 개발에 따라 선별효율을 높일 수 있다. 따라서 우리는 대상 플라스틱의 하전효율과 재질분리에 적합한 하전장치와 마찰하전형정전선별기 개발하여 2종 혼합 플라스틱으로부터 PVC를 99% 이상 제거하였으며, PET와 같이 PVC 함량을 규제하는 경우 최적 실험조건에서 PET 회수율 80%로 PVC를 99.99% 까지 제거할 수 있는 기술도 개발하였다. 또한 3종 혼합 플라스틱은 98%이상으로 분리하여 플라스틱의 재활용을 높일 수 있는 재질분리 기술을 확립하였다.
현재 인류는 플라스틱(plastic) 세상에 살고 있다. 의류, 식품, 주거 생활 곳곳에 플라스틱이 존재하며, 플라스틱이 없는 세상은 상상조차 할 수 없다. 하지만, 플라스틱 사용량 증가에 따른 폐플라스틱의 배출량의 증가는 심각한 환경문제들을 야기하여 생태계뿐만 아니라 인간에게도 위협이 되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 단순히 폐플라스틱의 처리에 그치지 않고, 이를 활용하여 새로운 고부가가치의 생성물을 제조하는 플라스틱 업사이클링(plastic upcycling) 시스템이 최근 주목을 받고 있으며, 현재 다양한 형태로 연구개발이 진행되고 있다. 그 중의 한가지로 본 기고문에서는 알칸 교차 복분해(cross alkane metathesis) 반응을 소개한다. 알칸 교차 복분해 반응은 수소화/탈수소화(hydrogenation/dehydrogenation) 반응과 올레핀 복분해(olefin metathesis) 반응으로 이루어져, 탈수소화 반응 후 생성된 이중결합 탄소를 갖는 두 개의 알켄 화합물이 자리바꿈을 통해 새로운 이중 결합을 형성하는 반응이다. 이 촉매반응 과정이 반복되면 저분자화된 새로운 알칸 화합물을 생성되는데, 이는 기존의 플라스틱 처리방식인 열분해 및 촉매 분해 공정보다 낮은 반응온도를 요구한다. 또한 이를 통해 상대적으로 높은 순도의 가솔린 및 디젤을 생성할 수 있기 때문에 폐플라스틱 처리 공정의 새로운 대안기술이 될 수 있다. 본 기고문에서 폐플라스틱 중 가장 큰 비중을 차지하는 폴리에틸렌을 처리하는 대안기술로써 알칸 교차 복분해 반응의 메커니즘과 및 촉매의 역할, 그리고 반응성에 영향을 주는 인자에 대해 기술한다.
최근 환경 문제과 관련하여 건설 분야에서 발생하는 환경적인 부담을 줄이고자 다양한 재활용 소재들에 대한 연구에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 폐기물 중 생활계에서 발생하는 폐플라스틱은 '쓰레기 대란'이라는 사회적 문제로 대두된 사례가 있다. 생활계에서 발생하는 폐비닐은 다양한 조성으로 이루어져 재활용 대상에서 제외되기 때문에 매립 또는 소각되는 플라스틱의 양을 줄이고 재활용율을 늘릴 수 있는 연구가 필요하다. 본 연구는 생활계에서 발생하는 폐비닐을 융용시켜 무기첨가제 등을 한 복합 Alloy를 생산한다. 또한 재생이 가능한 복합 Alloy를 압출 또는 사출 과정을 통해 테트라포드의 형태를 만들 수 있는 Preform으로 가공하는 공정연구 하였으며 이러한 Preform을 해안 및 항만에서 사용되는 콘크리트 피복재에 적용하였을 때 플라스틱 소재와 콘크리트 소재의 비중의 차이로 인해 발생하는 안정성을 정량적으로 평가하는 수리모형 실험를 수행하였다.
현대생활은 플라스틱 없이는 성립되지 않으며, 폐플라스틱량도 방대하다. 한편 2003년부터 EPR(확대생산자책임)제도가 도입됨에 따라 생활계 혼합 폐플라스틱 발생량이 급증하였다. 플라스틱 리싸이클링에는 플라스틱-플라스틱 간의 선별이 기본으로 되어 있다. 플라스틱간의 선별기술 고도화가 폐플라스틱 재활용의 관건이라 하여도 과언이 아니다. 본고에서는 이와 같은 관점에서 플라스틱 상호선별에 초점을 맞추어, 연구동향과 실용화되어 있는 기술을 기술하고저 한다.
In order to expand the material recycling of waste plastics made of composite materials, it is necessary to develop the use of material recycling products and to secure their quality stability. In this paper, as a basic study to secure the stability of the quality of household waste plastic material recycling products, the quality characteristics of recycled materials according to the production period were compared and reviewed. In addition, the average tensile strength of the recycled products by production period for 4 months was 12.33 MPa, and the average density was 1.35 g/m3.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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