• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.57-68
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• 2023

본 연구에서는 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 탄소 섬유 형태로 제조하여 고에너지 EDLC용 탄소 소재로 활용하고자 하였다. 커피 폐기물은 분쇄과정을 거쳐 폴리비닐피롤리돈과 용매인 다이메틸폼아마이드에 혼합한 후 전기방사를 통해 커피 폐기물 기반의 섬유 형태(Bare-CWNF)의 물질로 만들었으며, 질소 분위기의 900℃에서 탄화를 진행하여 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 섬유 형태(Carbonized-CWNF)의 물질을 제조하였다. Carbonized-CWNF는 Bare-CWNF와 같이 섬유 형태를 유지하였으며 질소 함량 역시 유지되는 것을 확인하였다. 커피 폐기물의 탄화 탄소(Carbonized-CW)및 폴리아크릴로나이트릴 기반의 탄소섬유(Carbonized-PNF)를 Carbonized-CWNF와 -1.0-0.0V의 전압 범위에서 전기화학적 성능을 비교한 결과, Carbonized-CWNF가 가장 높은 비정전용량(123.8F g^-1 @ 1A g^-1)을 확보할 수 있었다. 이를 통해 커피 폐기물 기반의 질소가 함유된 다공성 탄소 섬유가 고에너지 EDLC(Electric double layer capacitor)용 전극으로 우수한 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 최종적으로, 환경 오염의 원인이 되는 식물성 바이오매스 중 커피 폐기물을 활용하여 친환경성을 확보하였고, 식물성 바이오매스와 같은 폐기물을 슈퍼커패시터와 같은 고성능 에너지 저장 매체로의 탈바꿈 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.83-91
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• 2024

IEA(2022)는 세계 이차전지 배터리 수요는 2040년 1.3TWh로 그 중, 전기자동차 배터리는 약 80%를 차지하고, 사용후 배터리는 30년 이후 본격적으로 배출될 것으로 전망되고 있다. 전기차 사용후 배터리는 재사용 및 재활용을 통해 새로운 가치를 창출할 수 있으며, 배터리 공급망에서 가장 취약한 부분인 원료 확보 불안정성을 해소할 수 있다. 본 연구에서는 국내 전기차 사용후 배터리 발생량과 이의 재사용 및 재활용 잠재성을 분석하였다. 그 결과, 전기차 사용후 배터리 연간 발생량은 '31년부터 10만개에서 '45년 81만개로 확대될 것으로 추정되었다. 또한 재활용으로 회수한 자원으로 '45년에는 100만대의 배터리 제조할 수 있으며, 재사용은 36Gwh급 배터리 생산에 맞먹는 시장을 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 현재 재활용 업체가 공개한 계획 기준에서, 국내 전기차 사용후 배터리는 국내 재활용 처리용량(전처리)의 11% 담당 가능('30년)할 것으로 원료확보의 차원에서 폐배터리 수출입 관리가 중요할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제30권3호
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• pp.249-262
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• 1997

The Sr and Nd isotopic compositions of two foliated granitic plutons located in the Chonju and Sunchang area were determined in order to reconfirm the intrusion ages of granitoids and to study the sources of granitic magmas. The best defined Rb-Sr isochron for the whole rock samples of the Chonju foliated granite (CFGR) give an age of $284{\pm}12Ma$, suggesting early Permian intrusion age. In contrast, the whole rock Rb-Sr data of the Sunchang foliated granite (SFGR) scatter widely on the isochron diagram with very little variation in the $^{87}Rb/^{86}Sr$ ratios and, therefore, yield no reliable age information. Futhermore they show the concordance of mineral and whole rock Rb-Sr isochron and divide into two linear groups with roughly the same slopes and significantly different $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios, indicating some kind of Rb-Sr distortion in whole rock scale and a difference in source material and/or magmatic evolution between two subsets. The reconstructed isochrons of 243 Ma, which was defined from the proposed data by the omission of one sample point with significantly higher $^{87}Rb/^{86}Sr$ ratio than the others, and 252 Ma, from the combined data of it and some of this study, strongly suggest the possibility that the SFGR was intruded appreciably earlier than had previously been proposed, although the reliability of these ages still questionable owing to high scatter of data points and, therefore, further study is necessary. All mineral isochrons for the investigated granites show the Jurassic to early Cretaceous thermal episode ranging from 160 Ma to 120 Ma Their corresponding initial $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios correlate well with their whole rock data, indicating that the mineral Rb-Sr system of the investigated granites was redistributed by the postmagmatic thermal event during Jurassic to early Cretaceous. The initial ${\varepsilon}Sr$ values for the CFGR (64.27 to 94.81) tend to be significantly lower than those for the SFGR (125.43 to 167.09). Thus it is likely that there is a marked difference in the magma source characteristics between the CFGR and the SFGR, although the possibility of an isotopic resetting event giving rise to a high apparent initial ${\varepsilon}Sr$ in the SFGR can not be ruled out. In contrast to ${\varepsilon}Sr$, both batholiths show a highly resticted and negative values of initial ${\varepsilon}Nd$, which is -14.73 to -19.53 with an average $-16.13{\pm}1.47$ in the CFGR and -14.78 to -18.59 with an average $-17.17{\pm}1.01$ in the SFGR. The highly negative initial ${\varepsilon}Nd$ values in the investigated granitoids strongly suggest that large amounts of recycled old continental components have taken part in their evolution. Furthermore, this highly resticted variation in ${\varepsilon}Nd$ is significant because it requires that the old crustal source material, from which the granitoid-producing melts were generated, should have a reasonably uniform Nd isotopic composition and also quit similar age. Calculated T2DM model ages give an average of $1.83{\pm}0.25Ga$ for CFGR and $1.96{\pm}0.19Ga$ for SFGR, suggesting the importance of a mid-Proterozoic episode for the genesis of two foliated granites. Although it is not possible to determine precisely the source rock compositions for the investigated foliatic granites, the Sr-Nd isotopic evidences indicate that midcrustal or less probably, a lower crustal granulitic source could be the most likely candidate.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.407-417
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• 2020

국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000℃까지 100℃ 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500℃ 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권1호
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• pp.51-57
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• 2000

단열이 되지 않은 소형 퇴비화용기를 이용하여 가정에서 발생되는 폐기물 중 종이류를 제외한 퇴비화 가능한 폐기물은 퇴비화하였다. 수분 조절제로서 가정에서 발생되는 폐 신문지를 사용하였다. 초기 퇴비화 혼합물질이 투입되기 시작하여 15주 후에 배출되었다. 실험 결과를 요약하면 다음과 같다 : 퇴비화용기가 단열재로 보온되지 않아 외부 온도의 영향을 크게 받았다. 따라서 퇴비화 후 건조물질 기준으로 분해 율은 $32.28{\sim}77.02%$로 외부 온도에 따라 차이가 현저하였다. 폐 신문지를 혼합하여 초기 수분을 $48.55{\sim}70.14%$로 조절하였음에도 배출된 퇴비의 수분 함량은 $62.38{\sim}87.03%$로 높았으며 pH는 $7.64{\sim}9.17$이었다. 배출된 퇴비 중 회분 및 총 질소 함량은 증가하였으나 $NO_3\;^--N$, $NO_2-N$, $NH_3-N$ 함량은 어떠한 경향을 보이지 않았다. 배출된 퇴비 중 중금속 및 비료성분의 함량은 초기 퇴비화 혼합물질보다 증가하였다. 수 분조절제로 폐 신문지를 1회 사용하였을 때 배출된 퇴비 중의 중금속 함량은 $Zn\;0.60{\sim}1.99mg/kg$, $Ph\;5.77{\sim}29.81mg/kg$, $Cd\;1.20{\sim}3.02mg/kg$, $Cr\;4.01{\sim}6.67mg/kg$, $Cu\;2.10{\sim}6.77mg/kg$, $As\;4.97{\sim}10.15mg/kg$, Hg ND이었으며 비료성분 함량은 $CaO\;0.08{\sim}1.91%$, $MgO\;0.46{\sim}2.80%$, $K_2O\;0.17{\sim}1.05%$, $P_2O_5\;0.96{\sim}3.33%$이었다. 그러나 배출된 건조 퇴비를 재사용하였을 때 배출된 퇴비 중의 중금속 함량은 $Zn\;5.04{\sim}5.77mg/kg$, $Pb\;64.42{\sim}68.62mg/kg$, $Cd\;6.07{\sim}6.29mg/kg$, $Cr\;14.40{\sim}17.08mg/kg$, $Cu\;6.77{\sim}15.44mg/kg$, $As\;10.43{\sim}17.50mg/kg$, Hg ND이었으며 비료성분 함량은 $CaO\;1.51{\sim}2.44%$, $MgO\;2.14{\sim}2.69%$, $K_2O\;2.15{\sim}2.71%$, $P_2O_5\;1.11{\sim}2.80%$이었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제28권2호
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• pp.139-154
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• 2008

본 연구는 수입사료가 우리나라 농업환경의 오염부하에 미치는 영향을 파악하고자 2005년을 기준년도로 하여 수입사료 품목별 수입량 및 비료성분량, 수입사료로 인한 가축 사양단계에서 비료성분 발생량을 추산하고, 농경지 작물별 재배면적과 양분요구도 분석을 통해 수입사료로 인한 농경지의 오염부하도를 분석하였다. 수입사료를 통해 국내로 도입되는 비료성분량은 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤, 주요 수입품목인 곡류 및 식물성 유박류에서 유래하는 비료성분 국내도입량은 성분별로 질소 93%, 인산 89%,가리 84%를 차지하였으며, 양돈급여를 기준으로 한, 수입사료 유래 가축분뇨 중 비료성분 함량은 질소 148천톤, 인산 84천톤, 가리 86천톤으로 수입사료를 통한 국내 양분 도입량의 52%, 인산 52%, 가리 42%의 비중을 차지하였다. 가축으로부터 배설되는 비료성분 중 퇴 액비화를 통한 자원화량은 질소 81천톤, 인산 74천톤, 가리 76천톤 이었으며, 퇴 액비로 투여된 비료성분의 무기 화율을 고려한 성분별 작물유효량은 질소 44천톤, 인산 48천톤, 가리 69천톤이었다. 또한 작물에 흡수 이용되지 못하고 토양에 축적되거나 지하수 등으로 용탈되는 비료성분은 질소 37천톤, 인산 27천톤, 가리 7천톤으로 추산되었다. 총수입가축사료로 도입되는 비료성분량 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤과 비교할 때, 총비료성분 도입량 대비 농경지에서 작물에 흡수되는 비료성분량은 질소 12%, 인산 34%, 가리 48% 이었으며, 농경지에 축적 유출되는 비료성분량은 질소 10%, 인산 34%, 가리 5%로 가축분뇨 처리과정에서 대기 및 수계로의 유출량 등을 고려할 때 우리나라 환경 전반에 대한 오염부하 영향을 줄 우려가 있는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제5권4호
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• pp.681-697
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• 1994

어피로부터 추출한 젤라틴을 효소로 가수분해시킨 가수분해물을 분자량 크기에 따라 분획하여 이를 기능성 소재로서 이용할 목적으로 연속식 3단계 막(1st-SMR, MWCO 10,000; 2nd-SMR, MWCO 5,000; 3rd-SMR, MWCO 1,000) 반응기 장치를 이용하여 젤라틴 가수분해 최적조건이 구명되었고, 또한 막반응기 장치를 장시간 작동하였을 때, 기계적인 응력과 막에 의한 효소활성 및 안정성에 미치는 인자, 그리고 분자량이 서로 다른 가수분해물 획분의 생산량을 높이기 위한 최적화 공정에 대하여 검토하였다. 재순환 3단계 막반응기 장치에서 pH-drop법으로 선정하여 사용한 효소는 Alcalase(1단계), pronate E(2단계)였으며, 3단계에서는 collagenase(3단계)를 사용하였다. 최적 가수분해조건은 1단계의 경우, 효소농도 0.2mg/ml, 기질대 효소비 50(w/w), 온도 $50^{\circ}C$, pH 8.0, 반응부피 600ml 및 유출속도 6.14ml/min였으며, 2단계는 효소농도 0.3mg/ml, 기질대 효소비 33(w/w), 그외의 조건은 1단계와 동일하였다. 그리고 3단계의 경우는 효소농도 0.1mg/ml, 기질대 효소비 100(w/w) 및 유출속도는 10ml/min이였다. 1단계 막반응기를 1시간 작동하였을 때의 기계적인 전단응력 및 막에 의한 효소활성 저하는 30% 및 15%였으며, 2단계 및 3단계는 각각 14%, 5% 및 18%, 8%였다. 1단계, 2단계 및 3단계 막반응기의 최적 가수분해조건하에서 가수분해도는 각각 3.5%(Kjeldahl방법, 87%), 3.1%(77%) 및 2.7%(70%)였으며, 연속식 3단계 막반응기에서 가수분해물의 최종생산량은 부피대체율 10배에서 효소 mg당 430mg이었다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제22권1호
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• pp.51-65
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• 2010

본 연구의 목적은 중학생의 로하스 의식을 함양시키는 것이다, 이를 위해 중학교 2학년 기술 가정 '의복의 선택과 관리' 단원에서 로하스 관련 교육 내용 요소를 추출하여 학습 주제를 선정하고 실천적 문제 중심 교수 학습 과정안을 개발하여 수업에 적용하였다. 개발된 교수 학습 과정안은 경기도 시흥시 소재 중학교 2학년 8학급 학생을 대상으로 학급별로 5차시씩 적용하였다. 교수 학습 과정안의 학습 주제는 로하스 소비와 관련하여 일반적인 의식, 오가닉 패션, 천연 자연소재 섬유, 재활용 소재 패션, 천연 염색 총 5가지이며 총괄 실천적 문제는 '로하스 의식을 함양하기 위해 나는 무엇을 해야 하는가?'로 설정하였다. 각 교수 학습 과정안의 특징은 문제 인식의 도입 단계에서 정보 탐색 및 정보 선택을 하는 전개 단계를 거쳐 실천적 추론을 하는 정리 단계로 구성되었다는 것이며, 총 5차시에 걸쳐 활동지와 읽기 자료, 교사 도움 자료를 포함, 총 34개의 자료를 개발하여 로하스 의식을 함양할 수 있게 하였다. 교수 학습 과정안을 수업에 적용한 결과 로하스 의식은 일반적인 로하스 의식, 의복의 선택과 관련한 로하스 의식 모두 수업 전보다 수업 후 유의미하게 함양되었다. 또한 학생들은 본 수업이 로하스 의식 함양에 도움이 되었고 이로 인해 의복의 선택과 관련하여 소비 생활에 대한 생각 및 태도가 많이 변화되었다고 하였다. 본 연구는 학생들이 로하스 소비라는 국가 사회적 흐름에 동참하며, 사회가 요구하는 소비자로서의 자질을 갖추도록 했다는 점에서 교육적 의의를 가진다. 더불어 가정과 교육에서 건강과 환경, 사회를 위하여 로하스 의식 함양을 위한 다양한 교수 학습 과정 안이 개발되어야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제31권3호
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• pp.15-25
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• 2023

본 연구에서는 반도체 패키지 다이싱 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 재활용하여 실리카 나노입자를 제조하였으며 이를 전기감응형 스마트유체의 분산 물질로 적용하였다. 상세히는, 실리콘 슬러지에 산처리를 통해 금속불순물을 제거한 고순도의 실리콘 분말을 얻고, 수열합성법을 통해 실리카 나노입자를 합성하였다. 실리카 나노입자의 크기를 조절하기 위해 수열합성법의 반응시간을 8, 15, 20, 30시간으로 진행하였으며, 반응시간이 증가할수록 실리카 나노입자의 크기가 증가하였다. 수열합성의 반응시간이 길어질수록 실리콘의 가수화 및 탈수 반응이 증가하며 입자의 크기를 증가시킨다. 실리콘 슬러지에서 제조한 실리카 나노입자를 실리콘 오일에 분산하여 전기감응형 스마트유체로 응용하였다. 그 결과, 30시간의 수열합성으로 제조된 실리카 나노입자가 동일한 전기장 하에서 21.4Pa의 가장 높은 전단응력을 나타내었다. 이는 큰 실리카 나노입자의 사이에 작은 입자들이 배치되는 보강효과 효과를 통해 단단한 사슬구조의 형성 때문이다. 본 연구를 통해 반도체 다이싱 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 성공적으로 재활용하여 실리카 나노입자를 제조하였고, 이를 전기감응형 스마트유체에 적용함으로써 산업현장에서 친환경성을 강조하는 ESG 경영의 일환으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국포장학회지
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• 제29권3호
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• pp.153-161
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• 2023

최근 소비자들의 소비 형태가 온라인 쇼핑 및 간편식, 배달 음식 등 비대면 소비를 위한 서비스 시장이 크게 확대됨에 따라 플라스틱 일회용 제품의 소비가 급증하게 되면서, 사용한 플라스틱 폐기물에 의한 여러 환경오염 문제들이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국제적으로 플라스틱 사용을 줄이고, 환경친화성 및 재활용성이 높은 지속 가능 물질로 대체하려는 움직임을 보이고 있다. 본 연구에서는 재활용성이 높은 종이에 다양한 종류의 배리어 코팅을 적용한 종이 시료의 물성과 배리어 특성 및 재활용성 등을 평가하여 실제로 식품용으로 사용되는 종이의 코팅층 종류와 이에 따른 물성 및 배리어성 개선 효과 및 재활용성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 배리어 코팅종류는 PE와 PP, 개질 아크릴 코팅이 된 종이 시료를 사용하였으며, 코팅 처리하지 않은 종이를 대조군으로 하여 평가를 진행하였다. 형태학적 분석을 통해 PE의 코팅층은 약 30 ㎛, PP는 약 20 , 개질 아크릴은 10 ㎛의 코팅층 두께를 보여주었으며, 섬유조직 형태를 보여주던 대조군의 표면과 달리 배리어 코팅 종이는 코팅층으로 인하여 매끈한 표면 형태를 보여주었다. 기계적 물성 평가에서는 PE 코팅 종이와 개질 아크릴 코팅 종이에서 대조군이 비해 인장강도와 파열강도에서 개선되는 결과를 보여주었으며, PP 코팅 종이에서는 파열강도 외에 대조군과 유의적 차이를 보여주지 않았다. 공기 투기도 평가로 배리어 코팅층이 없는 대조군에서 약 2.24 ㎛/Pa·s로 가장 높은 투기도 값을 보여주었으며, 배리어 코팅 종이의 경우 모두 0.003 ㎛/Pa·s 이하의 상대적으로 낮은 투기도 값을 보여주었다. 또한 Cobb 사이즈도 대조군에서 약 43.77 g/m²로 가장 높은 흡수 특성을 보였으며, 배리어 코팅 종이 시료에서는 2.80 g/m² 이하의 흡수 특성을 보여주었다. 이는 이미 내수성 및 기체 차단 특성을 가진 고분자의 특성으로 종이의 차단 특성도 개선된 것으로 판단된다. 내유성 평가에서도 PE 코팅 종이와 PP 코팅 종이에서 최고 측정값인 12 등급으로 내유성이 높은 특징을 보여주었으며, 개질 아크릴 코팅 종이는 5 등급으로 PE, PP 코팅 종이 보다 상대적으로 낮은 내유성을 보여주긴 하였으며, 대조군은 0 등급으로 내유성이 없는 모습을 보여주었다. 코팅 처리별 종이의 재활용성 평가에서 대조군의 리젝트율은 5.25%로 모든 시료 중 미해리분이 가장 낮은 모습을 보여주었으며, PE 코팅 종이와 PP 코팅종이는 각각 19.04%, 16.57%로 리젝트율이 증가함을 나타냈다. 상대적으로 높은 리젝트율 값은 PE 코팅 종이와 PP 코팅 종이는 해리 시 코팅 층이 작은 크기로 조각나 미분화되어 슬릿에 걸러지는 것으로 확인하였으며, 이는 미해리분으로 인해 재활용에 어려움이 발생할 것으로 판단된다. 개질 아크릴 코팅 종이의 리젝트율은 6.25%로 대조군과 유사하게 미해리분 없이 스크린을 거의 통과되는 현상을 보여주었다. 이 결과는 개질 아크릴 수지의 수해리성이 높아 발생한 것으로 판단된다. PE 및 PP 코팅 종이에 비교하여 개질 아크릴 코팅 종이가 재활용성 평가에서 더 효율적인 결과를 가짐을 나타내며, 추가 해리되어 스크린 업셉트된 펄프 슬러리를 사용하여 제조한 재활용지에 대한 종이의 품질 변화는 향후 보강 연구가 필요할 것으로 판단된다.