다종 혼재 폐플라스틱의 부가가치재로의 재활용

다종 혼재 폐플라스틱의 부가가치재로의 재활용

현재 지구환경 보호, 석유자원 고갈, 온난화가스(CO₂) 삭감 등으로 폐플라스틱의 리사이클은 중요한 과제이다. 혼재된 폐플라스틱을 단일 플라스틱으로 분류할 수 있다면 유효자원으로의 활용은 가능하지만, 많은 종류로 혼재되어 있는 것을 하나하나 구별·분리하는 것은 곤란하다. 각종 플라스틱이 혼재된 상태에서는 회수, 부가가치가 낮은 리사이클로 되고 마는데, 최근에는 여러 종의 폐플라스틱이 혼재된 상태에서 폐플라스틱의 부가가치재화 리사이클이 실용화되고 있다. 그 예를 소개한다.

 

1. 플라스틱의 생산, 폐기처리의 현상
2010년에 플라스틱의 전 세계 생산량은 약 2.6억 톤, 이중에서 생산량의 약 72%가 폐기 처리되었다.
폐플라스틱의 약 24%는 유효하게 이용되지 못하고 단순소각이나 매립되고 있어 폐기처분장의 고갈, 환경오염 등의 문제를 유발시키고 있다. 현재 폐플라스틱의 처리는 각종 리사이클 법이 제정되어 실행되고 있으며, 서멀리사이클, 케미컬리사이클, 재료 리사이클의 방법으로 처리되고 있다.
서멀리사이클은 열로 회수하는 방법으로 폐기물 발전, 냉난방용 연소, 고형연료로 처리되고 있으며, 최근 연소발전기가 있는 소각로 용량의 증강, 폐플라스틱(RDF) 전용 소각발전, 시멘트 킬른(kiln)용으로의 연료화 등이 추진되고 있다.
케미컬 리사이클은 폐플라스틱을 분해해 가스화 하고, 기름으로 만들어 플라스틱 원료로 환원하는 방법과 코크스로 바꾸어 고로에 불어 넣는 방법이 있다. 회수 PET병으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; Polyethylene Terephthalate) 원료를 환원, 초임계수로 폴리우레탄 분해에 의한 원재료로의 환원, 아임계탄산가스에 의한 가교 폴리에틸렌의 회수 등이 있다.
최근 PET병의 회수율은 매년 개선되어 약 72.1%에 이른다. 회수율은 미국 29.1%, 유럽 48.3%이다.
재료로의 리사이클은 회수된 폐플라스틱을 원료로 해 재활용하는 것으로 비교적 용이하게 분리수거 되는 산업 폐기플라스틱과 각종 플라스틱이 혼재된 상태로 회수되는 일반 폐기 플라스틱으로 분류된다. 일반 폐기 플라스틱은 용기포장재 리사이클법에 따라 가정이나 슈퍼마켓으로부터 회수된 플라스틱으로 각종 플라스틱이 혼재해 있다.

2. 여러 종류가 혼재한 플라스틱의 부가가치 리사이클
폐플라스틱 회수, 처리의 문제점으로는 플라스틱 분별 처리비용이 높다는 것이다. 그래서 폐플라스틱 간이분별에 의한 재료 리사이클을 한다.
예로 스티렌(PS, ABS)계 플라스틱과 폴리아세탈(POM)이 혼재된 수지의 리사이클, PET병 본체와 뚜껑의 무분별 리사이클이 있다. PS, ABS, POM이 혼재한 폐플라스틱의 리사이클은 비디오, 오디오의 카세트테이프는 테이프(폴리에틸필름), POM이나 오일 첨가 폴리프로필렌(PP)수지 등을 분해 없이 카세트를 그대로 분쇄, 필름 및 금속을 제거하는 간이 방법으로 리사이클하고 있다.
PET병은 본체와 뚜껑 무분별로 리사이클 하는 방법으로 이뤄진다. PET병은 본체(PET수지)와 뚜껑(PP수지)으로 구성되지만 이들을 분리하지 않고 리사이클 했을 때 강도특성은 상(Parh)용화제를 선정해 PET, PP혼재 수지에서도 강도특성은 지속되어 재활용이 가능하다.

3. 다종 혼재 플라스틱의 리사이클
가정이나 슈퍼마켓 등으로부터 회수되는 플라스틱은 각종 재료가 혼재된 상태이며, 분쇄 후, 비중으로 분별된다. 많은 플라스틱이 혼재된 상태를 용리재(Eluent)라 하며 용기포장 리사이클에서 기타 플라스틱으로 분리한다. 이 재료 그대로는 강도, 색, 악취 등의 문제가 있으며, 본래 부가가치가 낮은 리사이클만 전개되었으나 최근 고부가가치화를 시도하여 내부(코어)재로 사용하는 샌드위치 사출성형법이 개발되고 있다.
용리재 그대로는 충분한 물성을 얻을 수 없어 개선제를 첨가하여 프레스성형으로 용리재의 물성을 개선한 예로 올레핀(Olefin)계 용리재는 나노 레벨의(100㎚)광물을 첨가해 물성 개선이 가능하다. 또 용리재를 사용하여 샌드위치 사출성형을 해 표피층과 코어 층으로 되는 복합구조의 인장강도는 PP수지의 약 70~75%까지 개선되었다. 또 용리재를 활용한 물류팰릿을 샌드위치 성형법으로 제작 실용화 했다. 여기서 샌드위치의 코어재에는 용리재를, 표피재에 맥주 병 컨테이너의 리사이클 재를 사용했으며, 용리재를 이용한 물류팰릿은 규격시험을 모두 만족하여 용리재의 유효성을 확인했다.

4. 결론
플라스틱의 리사이클에 있어서 이종수지 혼재는 피하는 것이 좋지만, 상용화제의 선택이나 샌드위치 성형과 같은 공법개발로 분별 코스트를 줄이고 부가가치화를 높이는 리사이클이 가능하다. 이종재료가 혼재된 회수 플라스틱의 재료화 리사이클에 있어서 용리재를 코어재로 한 샌드위치 성형법은 매우 적합한 가공법이다. 또 폐플라스틱을 열원이나 재활용 소재로 환원시키는 폐플라스틱의 부가가치 리사이클은 대단히 중요하다.
부가가치 리사이클의 실용화 예로 카세트테이프, PET병에의 응용과, 용리재의 샌드위치 사출성형을 적용한 물류팰릿에의 응용 예를 소개했다. 샌드위치 사출성형에 의한 플라스틱의 리사이클은 물류팰릿 이외에도 자동차 범퍼나 복사기 커버 등에서도 실용화되고 있다. 폐플라스틱의 재활용에 있어서 아직도 남아있는 오염, 싸구려, 나쁨 등의 이미지를 떨쳐버리고, 플라스틱에 대한 이해와 분리회수의 확대가 중요하다.

 

* 본 분석물은 미래창조과학부 과학기술진흥기금, 복권기금의 지원을 받아 작성되었습니다.
* 한국과학기술정보연구원 www.kisti.re.kr

 

"지구환경 보호, 석유자원 고갈
등으로 폐플라스틱의 리사이클이
중요한 과제로 떠오르고 있다."

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 다종 혼재 폐플라스틱의 부가가치재로의 재활용