플라스틱 재활용과 재생

[기즈빈]

1. 플라스틱 재활용

         목차로

가. 플라스틱의 개요

(1) 플라스틱

  오랜 옛날 인간이 사용해 온 재료는 주로 돌, 청동, 철 등이었으나 근대에 와서 금속재료 외에도 요업재료, 천연유기재료 그리고 합성고분자재료를 사용하기 시작하였다. 과거에 사용하였던 천연재료들로 만들어진 상품은 대부분의 노동력과 시간을 깎고, 다듬고, 자르고, 갈고, 써는, 즉 가공 과정에서 다 써버려야 할 정도로 가공성이 훨씬 뒤쳐지는 것이다. 합성고분자재료(플라스틱)는 초기에 금속, 목재, 유리, 도자기, 피혁 등의 대용품으로 등장하였으나 경량성, 강인성, 내부식성, 착색성, 대량생산가능성 특히 탁월한 가공성의 장점 때문에 현대에는 전기, 전자, 기계, 건축, 기타분야에서 필수 불가결한 재료로서 대용품이 아닌 새로운 재료로의 자리를 확고히 차지하기에 이르렀다.

  플라스틱은 가열이나 가압 또는 이 두가지 방법에 의해 만들어지는 성형이 가능한 재료나 이러한 재료를 사용한 성형품의 총칭으로 최종적으로 고형(固形)이고 분자량이 크며 제조과정중 유동성을 이용하여 원하는 형태를 만들게 된다. 최초의 플라스틱이라 불리우는 1909년 L. 베이클랜드에 의해 발명된 페놀포르말린수지가 외관상 송진(resin)과 비슷했기 때문에 일반적으로 합성수지(synthetic resin)라 불렸고 "성형하기 알맞다"라는 뜻을 지닌 그리스어 "plastikos"에서 유래되었다.

(2) 플라스틱의 역사

  플라스틱은 "조물주가 세상만물을 창조할 때 유일하게 빠뜨린 물질"이라는 표현이 있을 만큼 오늘날의 인류에게 가져다 준 혜택은 무한하다. 플라스틱이 발견되지 않았다면 지구상의 나무와 쇠가 반으로 줄었든지 아니면 인구증가의 속도가 이처럼 빠르지 않았을 지도 모른다.

  플라스틱의 탄생과정은 사실 인간의 실수와 우연에 의한 것으로 1846년 스위스 바젤 대학의 교수였던 쇤바인이 화학실험을 하던 중 실수로 왕수(염산과 질산이 3대 1로 섞인 용액)가 든 병을 바닥에 떨어뜨렸다. 그는 엉겁결에 주변에 있던 면 치마로 왕수를 닦아낸 뒤 이를 한쪽 구석에 처박아 두었는데, 몇 시간 뒤에 보니 왕수가 닿은 부분의 면 치마가 조금 녹으면서 투명하고도 끈적끈적한 물체가 생겨난 것을 확인할 수 있었다. 면 치마를 집어드니, 이 물체는 마치 바닥에 붙은 껌을 떼어내듯 실처럼 길게 늘어졌고, 얼마 뒤에는 그 형태 그대로 굳어지기까지 했다. 이러한 장면은 오늘날에는 껌이나 본드, 녹은 비닐, 플라스틱 등에서 흔히 볼 수 있는 현상이지만, 어떤 물질이 길게 늘어진다는 것은 당시로서는 매우 보기 드문 장면이었다. 쇤바인은 연구 끝에 면에 있던 "셀룰로오스 성분이 질산과 결합해서 질산셀룰로오스라는 새로운 물질로 변했기 때문"이라는 사실을 알아냈고, 이러한 발견은 즉각 유럽 전역으로 퍼져 프랑스에서는 이를 원료로 한 샤르도네 실크라는 인조비단을 뽑아내기에 이르렀다. 이후 1863년 당구공 원료인 상아의 품귀 현상이 일어나자 인쇄공 청년이었던 하이아트는 여러실험 끝에 질산셀룰로오스 용액에다 약장 안에 있던 캠퍼(장뇌 식물 성분으로 당시 피부약으로 사용되고 있었음)를 집어넣자 질산셀룰로오스가 서서히 굳어지기 시작하면서 딱딱하게 변하는 것을 발견했다. 지금은 각종 가소제(물체를 굳혀 형태를 유지토록 하는 촉매제의 일종)가 개발됐지만, 당시로서는 이 캠퍼의 성분이 가소제 역할을 했던 것이다. 오늘날 당구공뿐 아니라 단추, 사진 필름, 책받침, 틀니 등으로 널리 사용되는 투명한 플라스틱, 즉 셀룰로이드는 바로 이렇게 해서 탄생되었다. 셀룰로이드의 합성에 성공하자 이후 관련된 연구가 활발히 벌어지기 시작했고, 이 과정에서 1905년 베이클랜드가 포름알데히드와 페놀을 합성, '베이클라이트'(일명 석탄산수지)를 만들어 냈다. 이 물질은 열경화성 (가열하면 처음엔 물러졌다가 계속해서 높은 열을 주면 점점 단단해지는 성질)까지 갖추고 있어, 열만 가하면 원하는 형태의 물질을 만드는 데 제격이었다. 특히 베이클라이트는 셀룰로이드처럼 식물성 원료에다 특정한 물질을 넣어 만든 것이 아니라 광물성 물질들을 완전하게 결합, 새로운 성질을 만들어 낸 것이라는 점에서 일부에서는 베이클라이트를 최초의 플라스틱이라 부르기도 한다. 이후 플라스틱에 대한 연구가 활발해지면서 독일의 슈타우딩거는 이같은 물질들이 "수만 개의 분자 단위가 결합된 엄청난 크기의 분자"라는 '고분자론'을 내세웠지만 비웃음만 샀다. 그러나 하버드대 교수 출신으로 뒤퐁사에서 일하던 캐로더스는 그의 주장을 확신, 플라스틱 연구를 계속하다 1930년대에 '나일론 섬유' 와 '합성고무' 등을 잇달아 개발해 냈다. 특히 나일론은 뒤퐁사가 1940년 스타킹으로 처음 선보여 시판 첫날 4백만 켤레가 팔리는 대돌풍을 일으키기도 했다. 이와 함께 석유의 분해 과정에서 얻어지는 나프타를 통해 에틸렌, 프로필렌 등 각종 탄소화합물을 쉽게 분리할 수 있다는 사실이 밝혀지면서 이들 화합물의 합성 연구가 활발해졌다. 영국의 ICI사는 에틸렌 압축작업을 하던 중 여러 개의 압축기중 단 한 개의 압축기에서 이상한 물질이 생기는 현상을 발견, 이유를 찾던 끝에 압축기의 균열을 통해 들어온 산소가 촉매작용으로 에틸렌을 중합시켜 폴리에틸렌(오늘날의 저밀도 폴리에틸렌. 현재는 과산화수소를 촉매로 사용함)을 만든다는 사실을 발견하기도 했다. 이후 뒤퐁사가 1938년 테플론을, 독일 지글러가 '고밀도 폴리 에틸렌'의 합성에 각각 성공하는 등, 수많은 과학자들과 기업들이 석유화학에 집중적으로 몰리면서 플라스틱은 비로소 숨겨져 있던 엄청난 능력을 끊임없이 쏟아내기에 이르렀던 것이다.

  한편, 80년대 들어 환경 문제가 강력히 대두되고 세라믹 등 신소재의 개발이 속속 이루어지자 어떤 이는 "플라스틱 시대는 이제 끝난다"라고 예견했다. 가공이 손쉽고 가벼우며 값이 싼 플라스틱의 장점은 불에 타기 쉽고 분해가 잘 안돼 환경 공해 물질이며 강도가 약한 단점을 더 이상 가릴 수 없다는 것이다. 그러나 최근 엔지니어링 플라스틱, 기능성 고분자로 표현되는 각종 특수 플라스틱이 등장하면서 오히려 '제2의 플라스틱 혁명'이 일어나고 있다. 대표적인 것이 전도성 플라스틱. 최초의 플라스틱인 베이클라이트가 절연체로 쓰였듯 전류 차단은 플라스틱의 핵심 성질이지만, 90년 펜실베이니아 대학 연구팀은 이마저 극복해버렸다. 그들은 플라스틱의 무수히 꼬인 고분자를 직선으로 편 뒤, 탄소분자들을 나란히 붙임으로써 전자들이 오고가게 할 수 있는, 즉 전류를 흐르게 하는 전도성 플라스틱을 개발해 냈다. 이는 이미 플라스틱 배터리와 플라스틱 콘덴서 등으로 응용되고 있는 상태다. 또 분자 결합의 강도를 매우 높여 섭씨 수백 도의 열에 견디는 플라스틱이 속속 등장하고 있는데, 일본 혼다사의 경우는 이를 이용해 경주용 자동차 엔진까지 만들고 있다. 이와 함께 미 뒤퐁사의 케블러 섬유, 국내 KIST에서 개발한 아라미드 섬유처럼 철사보다도 훨씬 인장 강도가 뛰어난 플라스틱 섬유도 등장하고 있다. 이 밖에 박막 형태로 만들어 표면을 종이처럼 가공한 플라스틱 종이, 목재의 비중인 0.7∼0.9에 맞춘 발포수지, 생분해·광분해성 성분을 섞지 않아도 분자 자체가 일정 조건이 부여되면 분해되는 차세대 플라스틱도 등장하고 있다.

(3) 플라스틱의 제조

  플라스틱은 석유, 천연가스, 석탄으로부터 분자량이 작은 단량체(monomer)를 만들고 이를 고분자화한 유기화합물을 말한다. 저분자를 고분자화하는 반응에는 ① 중합반응(polymerization), ② 중첨가반응(polyaddition), ③ 중축합반응(polycondensation), ④ 첨가축합(addition-condensation), ⑤ 기타 고분자화반응이 있다.

(4) 플라스틱의 종류

  플라스틱의 종류는 화학적 구조, 열적 성질, 사용원료에 의해 구분될 수 있다. 표 5.14.1∼표 5.14.2는 플라스틱의 화학적 구조 및 열적 성질에 따른 종류를 설명하고 있다. 원료별로 보는 플라스틱의 종류는 매우 많으나 보편적으로 많이 사용되어지는 원료별 플라스틱의 종류는 약 30가지 이내이며, 그 중에서 가장 많이 사용되어 생활폐기물의 90% 이상을 차지하는 것은 6대 범용플라스틱(PE, PP, PVC, PS, PET, ABS)으로 표 5.14.3에 간단히 정리하였다. 그리고 표 5.14.4는 플라스틱의 종류별 용도를 나타내고 있다.

표 5.14.1. 화학적 구조에 의한 플라스틱의 구분
 

구 분	구 조	종 류	특 성
쇄상고분자 chain structure high polymer	긴 쇄상(鎖狀)의 분자	PE, PVC등	거의 열가소성이며 가열하면 연화, 용융됨
공간망상구조 space network high polymer	서로 입체적으로 망상(網狀) 결합	페놀수지, 에폭시수지 등	거의 열경화성이며 화학반응을 일으켜서 굳으면 가열하여도 재차 연화되지 않음. 무리하게 가열하면 수지는 분해·파손
가교고분자 cross linked high polymer	망상구조의 일종이나 쇄상고분자의 인위적 조작에 의한 가교형 구조	가교화된 PE 등	열가소성수지보다 내열성이 강하고 단단하게 되어 온돌용 파이프 등에 사용

표 5.14.2. 열적 성질에 의한 플라스틱의 구분
 

구 분	특 성	종 류
열경화성수지 thermosetting resin	유동성을 띠는 고분자에 촉매 등을 가해서 가열하면 화학반응에 의해 경화된다. 경화된 수지는 재차 가열하여도 유동상태로 되지 않고 고온으로 가열하면 분해되어 탄화되는 비가역적 수지	초산비닐 (PVAC), 불포화폴리에스테르 (UP), 폴리우레탄 (PUR), 페놀수지 (PF), 우레아수지 (UF), 멜라민수지 (MF), 에폭시수지 등
열가소성수지 thermoplastic resin	열을 가하면 용융유동하여 가소성을 갖게 되고 냉각하면 고화하여 성형되는 것으로서 이와 같은 가열용융, 냉각고화 공정의 반복이 가능하게 되는 수지	폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 메타크릴 (PMMA), 폴리염화비닐 (PVC), 폴리염화비닐리덴 (PVDC), ABS 수지 등

표 5.14.3. 원료에 의한 플라스틱의 구분
 

구 분	특 성
LDPE	HDPE 및 PP, PVC와 더불어 가장 많이 사용되는 플라스틱 중의 하나로 무색투명하고 내한성이 양호하며 절기절연성, 내약품성 등이 양호
HDPE	LDPE 및 PP, PVC와 더불어 가장 많이 사용되어지는 플라스틱 중의 하나로 성상은 LDPE와 거의 유사하나 조금 더 단단한 성질을 갖으며 용도도 거의 LDPE와 중복되지만 세부적인 차이는 있음
PP	PE 전체보다는 적지만 LDPE 및 HDPE의 각 분야보다는 더 많이 쓰이는 수지로 외관이 PE와 닮았지만 경질이며 고주파 전기절연성이 우수하고 인장강도, 반복 굽힘도 강하다. 그러나 충격에 약한 단점도 있음
PS	무색이나 착색이 자유롭고 상온에서 단단한 성질이 있으나 기계강도가 약하여 잘 부러지기 쉬운 약점이 있어 최근에는 물리적 성상을 증가시키는 강화제를 첨가하여 HIPS나 GIPS 등의 형태로 사용
ABS	유백 또는 착색을 하고 있는 탄성이 좋은 고급 수지로 튼튼하고 흠집이 생기기 어려움
PVC	상온에서는 단단하고 무색투명한 성질을 가지고 있으며 착색이 가능하다. 수지 자체에 염소가 포함되어 있어 연소시에는 염소화합물을 발생할 우려가 있으며, 단단한 성질을 연화시키기 위하여 사용되어지는 가소제, 열안정제 등이 유해할 수도 있으므로 주의를 요하는 수지이다. PVC는 투광성과 강인성이 좋아 일본에서는 농업용 필름에 많이 사용
PET	무색이며 단단하고 충격에도 비교적 강하다. 특히 배려성이 좋아 탄산음료용 용기에 매우 적절. 특히 PET는 폴리에스터라는 섬유의 원료와 매우 긴밀한 관계를 갖고 있음

표 5.14.4. 플라스틱의 종류별 용도
 

플 라 스 틱 종 류			용 도
열 가 소 성 수 지	범 용 수 지	폴리에틸렌	포장, 식물용기, 농업용필름, 잡화, 컨테이너, 어망
		폴리프로필렌	식품용기, 필름, 세면용품, 전기제품, 자동차부품, 컨테이너
		P.V.C	농업용필름, 전선피복, 수도권, 타일, 호스, 인조피혁
		폴리스티렌	T.V 및 라디오의 하우징, 식탁용품, 어상자, 완구, 단열재
		ABS수지	자동차부품, 전기제품, 여행용가방
		AS수지	식탁용품, 화장품용기, 전기제품, 일회용라이터
		메타크릴수지	전기제품, 식탁용품, 자동차부품, 조명판, 착판, 방풍유리
	E N G 수 지	폴리아미드	자동차부품, 기계부품, 의료용기구, 필름
		폴리카보네이트	전기제품, 자동차부품, 보온병, 헬멧
		폴리아세틸	전기부품, 자동차부품, 화스나
		PBT	자동차 외장부품, 가전, OA기기하우징
		MPPO	전기, 전자부품, 자동차부품, 사무기기
		PET	식품용기, 필름, 카세트테이프
열 경 화 성 수 지		폴리우레탄	자동차부품(범퍼,시트), 전기제품(단열재), 밑창, 가구쿠션
		페놀수지	프린트배선기판, 다리미, 주전자등의 손잡이, 합판접착제
		우레아수지	전기제품(배선기구), 단추, 접착재
		멜라닌수지	식탁용품, 화장판, 접착제, 도료
		불포화에스테르수지	욕조, 보우트, 단추, 헬멧, 도료
		에폭시수지	전기제품(IC대지재, 프린트 배선기판), 도료, 접착제

(출처 : 한국환경과학연구협의회, 1993)

(5) 첨가제

  플라스틱은 원료 또는 제품의 품질유지 및 퇴화방지를 위해서 각종 유기 또는 무기성 첨가제가 사용되며 이들은 플라스틱의 성상을 결정하는 중요한 역할도 하지만 재생과 소각처리시 중요한 인자가 될 수 있다.

(가) 가소제

  가소제는 합성수지를 연화시켜 물성을 부드럽게 하는 첨가제이다. 가소제의 분자가 합성수지 속으로 들어가면 사슬고분자간의 인력이 약해져 연화하게 된다. 가소제의 종류는 용제형과 비용제형으로 나누어지는데 대개 프탈산디옥틸(DOP)이나 프탈산디부틸(DBP) 같은 유기화합물이 많이 사용되어진다. 가소제가 많이 쓰이는 대표적인 플라스틱이 PVC인데, 전선용의 경우, PVC 양의 60%까지, 그리고 시트용의 경우, PVC 양의 55% 정도가 사용되어진다.

(나) 열안정제

  보통 플라스틱은 압출이나 사출성형, 칼렌더링 등의 가공을 거치는 동안 열에 의해 분해되거나 변질되기가 쉽다. 또 사용이나 보관 중에 분해해서 착색 변질하는 경우도 있을 수 있다. 특히 PVC는 가열하면 side chain의 염소가 절단되어 염산이 발생되고 일단 염산이 발생하면 이것이 촉매로 작용하여 분해를 촉진시켜서 분해반응이 연쇄적으로 일어난다. 그러므로 이를 방지하기 위하여 거의 모든 플라스틱에는 열안정제를 첨가하는데 열안정제는 대개 금속원소가 함유된 유기화합물로 현재 많이 사용되는 열안정제는 스테아르산납, 라우르산카드늄, 리시놀레인산바륨 등의 유기산의 중금속염이거나 알칼리토금속염 등으로 독성이 있어 재활용시 주의가 요구된다.

(다) 산화방지제

  플라스틱 성형품도 유기화합물이므로 식품 같은 것들보다는 더디지만 역시 공기 중의 산소와 반응하면 산화되어 분해된다. 플라스틱에 공기 중의 산소가 작용하면 수소가 유리되어 유리 라디칼이 발생된다. 이 유리 라디칼이 다시 공기 중의 산소와 반응하여 과산화물 라디칼이 발생되고 이것이 다른 플라스틱에 작용하면 다시 유리 라디칼과 하이드로 퍼옥사이드를 생성하여 이 연쇄반응이 반복되어진다. 플라스틱의 산화방지제는 알킬페닐류, 아민류, 퀴논류 등이 사용되어지고 있다.

(라) 자외선 흡수제

  플라스틱 성형품은 자외선에 의한 광열화 작용으로 분해되어지므로 자외선 흡수제를 사용한다. 자외선 흡수제는 300∼400nm의 유해한 자외선을 흡수하여 열로 변환시키는 것인데 주로 살리실산에스테르, 벤젠산에스테르 등이 사용되어진다.

(마) 충전제

  충전제를 혼입하는 목적은 FRP처럼 성형품의 강도, 외관 등의 물성을 개량할 목적으로 첨가하는 경우와 증량하여 원가를 줄이려는 builder의 목적으로 첨가하는 경우가 있다. 일반적으로 목분, 셀룰로스, 유리섬유 등이 많이 사용되어지고 있으나 열가소성수지에는 충전제를 가하면 기계강도가 저하되기 때문에 섬유질 이외는 많이 가하지 않는다.

(바) 착색제

  착색을 위하여 안료 및 염료가 사용되며 안료로는 카본 블랙, 티탄 화이트, 크롬 옐로 등이 쓰이고 있고, 염료에는 오일 옐로, 오일 블루, 오일 레드 같은 유용성 염료가 많이 사용된다.

(사) 연소방지제

  PVC처럼 플라스틱이 건재나 전기 코드 등에도 사용되는데 플라스틱의 불연화, 난연화를 위해서는 첨가제를 가하는 경우와 고분자 물질 자체를 불연화시키는 방법이 있다. 첨가제로는 주로 염소함유 화합물, 프탈산계 화합물, 인산계 화합물을 많이 사용하며, 고분자 불연화는 분자의 일부에 염소를 가하여 염소화폴리에틸렌을 만드는 방법이 사용된다.

(아) 발포제

  우레탄폼, 발포폴리스티렌, 발포폴리에티렌, 스폰지등의 플라스틱내에 발포를 형성하여 충격등을 완화시킬 목적으로 사용된다. 사용되는 성분으로는 CFCl12(CF₂Cl₂), FC11(CFCl₃) 등이 있다.

(자) 활제

  제조공정을 촉진하기 위한 윤활제로 HDPE, 알킬아민, 실리콘유, 금속비누(Zinc stearate) 등이 사용된다.

(차) 대전방지제

  플라스틱 제품의 가공시 발생하는 정전기를 억제하고 이로 인한 위험을 방지하기 위하여 사용되며 아민 4차 암모늄 등이 사용된다.

(카) 기타 첨가물

  그 외에는 요구되어지는 플라스틱의 성상과 물성에 따라 이형제(離型劑), 블로킹 방지제, 분해 촉진제 등이 사용되어 지기도 한다.

나. 폐플라스틱

(1) 우리나라의 플라스틱 폐기물

  국내의 경우 1930년 일제가 만든 베이클라이트 공장과 가내수공업 형태의 셀룰로이드 가공이 산업의 시작이었으나 미미한 수준이었고, 50년대 들어 부산의 화장품업체였던 락희화학이 폴리스티렌 사출기를 처음으로 도입, 화장품통, 칫솔 등을 생산하면서 플라스틱 산업이 형성되었다. 이후 67년 대한플라스틱의 준공, 72년 울산 석유화학단지 조성 등이 잇따르면서 본격적인 플라스틱 시대를 열게 되었다. 우리나라도 석유화학공업의 발전과 더불어 세계적인 추세와 함께 그 생산이 매년 상당한 비율로 늘어나고 있으며 그 생산량은 세계 5대 생산국에 포함될 수 있을 정도로 많은 편이다.

  한편 '70∼'80년대의 급속한 산업의 발전과 더불어 발생하기 시작한 플라스틱 폐기물에 대해 우리나라가 관심을 가지고 법적으로 대처하기 시작한 것은 1979년 "합성수지 폐기물 처리사업법"의 제정에 따라 1980년 "한국자원재생공사"가 설립되면서부터 이며 1992년말 "자원절약과 재활용촉진에 관한 법률"의 제정과 1993년 총리령으로 "제품의 포장방법 및 포장재의 재질 등의 기준에 관한 법률" 등에서 발생원 감량화를 꾀하고 있다.

  폐플라스틱의 발생량은 국내 실수요량의 함수이나 각 플라스틱의 품목별, 용도별로 사용기간 또는 회수에 소요되는 기간이 모두 다르기 때문에 그리 간단하지는 않다. 표 5.14.5는 우리나라의 6대 범용 폐플라스틱의 연도별 발생량 및 예측을 나타내고 있다.

  '전국 폐기물 발생 및 처리 현황(환경부, 1997)'의 통계에 따르면 1996년에는 총발생 폐플라스틱류 중 88.1 %를 매립, 소각은 10.6 %이었고 나머지 1.4%만이 재활용되어, 발생량 저감이나 재활용의 효과는 아직 미미한 상태에 머무르고 있다.

표 5.14.5. 6대 범용 폐플라스틱의 년도별 발생량 및 예측 (단위:톤)
 

연도	LDPE	HDPE	PVC	PP	ABS	PS
1988	301,875	109,244	196,247	179,953	31,959	71,123
1989	313,471	113,494	179,690	205,716	37,746	44,212
1990	341,520	159,870	178,567	233,670	50,466	48,070
1991	345,239	218,684	196,118	294,909	60,032	84,068
1992	333,739	297,732	244,269	369,173	69,321	143,704
1993	380,235	392,401	306,974	457,081	56,560	170,488
1994	441,724	489,971	317,387	538,266	46,424	183,966
1995	429,014	517,036	328,992	570,276	64,627	204,618
1996	448,488	582,674	353,409	631,461	68,194	229,143
1997	467,963	648,312	377,827	692,645	71,762	253,667
1998	487,438	713,950	402,244	753,830	75,329	278,192
1999	506,913	779,587	426,662	815,015	78,896	302,717

(2) 폐플라스틱의 재활용방법

  폐플라스틱의 재활용방법을 간단히 정리하면 표 5.14.6과 같으며 표 5.14.7은 재생플라스틱의 사용분야를 설명한 것이다.

(3) 국내외의 폐플라스틱 처리기술

(가) 국내

  국내의 폐플라스틱 재생업계는 대체로 영세하고 낙후되어 있어 기존의 방법을 답습하고 있다.

1) 단순 혼합재생 :

 가) (주)신일산업 : 플라스틱 파렛트, 수로관, 플륨관, trough 등 생산

2) 보강제 이용 혼합재생 :

 가) (주)동일레진 : 각종 혼합 폐플라스틱과 연탄재나 고지 등을 이용하여 토목이나 건축자재 생산

 나) 한국파스콘(주) : 올레핀계 수지에 화력발전소의 플라이 애쉬를 첨가하여 각종 오수 받이, 맨홀, 아파트 옥상의 핏트나 주차장의 카 스토퍼를 생산

 다) (주)한국재생 : 불연성과 가연성의 폐플라스틱에 슬러지, 연탄재, 폐모래, 생활 쓰레기를 혼합하여 벽돌, 하수관, 기왓장, 욕조 등 각종 건축자재 생산

3) 특수한 extruder를 이용하는 혼합재생 :

 가) 고려수지 : 녹는 물질은 거의 모두 혼입하여 별다른 약품의 추가적 투입 없이 견고한 제품생산

4) 유화처리 :

 가) 정경산업(주) : 폐타이어나 폐플라스틱류로부터 재생유를 생산

 (나) 국외

  1) 상용화제

  혼합 폐플라스틱의 직접 가공기술 및 가공기의 개발은 국외에서 오래 전부터 많은 연구가 진행되고 있는데 polymer alloy 및 blends의 개발 등이 그 예이다. 각종의 상용화제를 생산하고 있는 해외의 대표적인 업체들에는 Bennet BV, Shell, Dow Chemical, Rohm & Haas, Uniroyal, Du Pont, ARCO, Monsanto, 일본유지사, 동아합성화학공업(일본) 등이 있다. 그리고 현재 세계적으로 상업화되어 시판되고 있는 상용 재생플라스틱의 종류는 표 5.14.8과 같다.

표 5.14.6. 폐플라스틱의 재활용방법
 

재활용방법		내 용
재 생 이용법	용 융 재생법	○ 단일 또는 혼합 플라스틱 폐기물을 용융점이상으로 가열(110∼150℃) 용융후 냉각 또는 압축하여 재생품(고체제품)을 생산 ○ 성형방법 - 압출(사출)가공법 ·파쇄, 선별, 세정, 분리, 건조, 균질혼합, 가열압출, 제품화의 순 ·금속, 유지류, 종이류 등의 이물질 혼합시에도 처리가능 ·재생품 : 농업자재, 토목자재, 어업자재 등 - 압축가공법 ·폐플라스틱을 가열용융후 냉각성형 ·플라스틱성상이 균질이고 함유율이 높은 경우에 유리 ·재생품 : 지주용항, 토관, 집성관 및 판상제품 등의 건설용 자재 등 재생품 특성에 따라 충전재의 선택
	용 해 재생법	○ 열가소성 플라스틱을 폐유 등의 용제를 사용하여 용해시킨후 접착제를 첨가하고 충전재로서 모래, 점토등을 섞어 가압성형하여 건재 등을 제조 ○ 일부 재생품이 도로포장에 사용되고 있으나 아직 연구개발단계
	파 쇄 재생법	○ 폐플라스틱을 분쇄하여 토지개량재, 매립재료, 경량골재, 아스팔트골재, 연료 등으로 이용 ○ 발포PS를 파쇄한후 접착제를 사용하여 시멘트와 혼합한후 블럭 또는 건물의 외벽, 칸막이벽 등에 이용되는 경량 보드를 생산
고체연료화법		○ Polyolefin계 폐합성수지에 왕겨, 톱밥 등을 혼합하여 압출기로 가압압출하여 고체연료화
분 해 이용법	열분해	○ 폐플라스틱을 공기를 차단한 상태에서 가열하여 가스, 오일등으로 전환
	소각법	○ 각종 소각방법을 이용, 폐플라스틱이 지니는 열량을 회수

표 5.14.7. 재생 플라스틱의 분야별 사용 범위
 

분 야		제 품 종 류
포장 및 수송용		Pallets, ships rests, containers, wheel chocks, monocycle buckets
일반 및 건축용	건 축 용	벽제, roof lining 재, under-floor/ceiling, 배기판넬, 칸막이, 베란다, 틈새 막음용 등
	말 뚝 용	울타리용, 표시용, 조사용 등
	사각/ 원형봉	건축용 버팀목, 과수 및 가로수 버팀목, 인공나무, 화분 받침대, 철도 건널목 splice bar 등
	판 재	Roads mats, 보도판, 버팀 판, 전선 보호용, 토양 분리판, 메타기의 판넬, 콘크리트용 판넬 등
	봉, 판 등 조립품	탁자, 공원벤치, 울타리, 각종 도로 표지판, 각종 놀이터, 용기, 간이 분리대 등
	튜 브, 파이프	각종 전선용 파이프, 뚜껑, 튜브 등
	기 타	햄머, 계량기 집, 액체 수집용기 등
농 업 용		Gardening-house struts, 배수관, 육묘상자 등
수 산 업		각종 고기집, 양식용원료 공급장치, 부표, 고기통, 문어 덫 등
기 타		화분, 인조바위, 바닥깔개, 각종 쉬트 등

표 5.14.8. 상용화된 재생 플라스틱
 

상 용 제 품	적 용 재 료	개 량 물 성
MA-modified TPE	PP/Nylon	Increased toughness
MA-modified Olefinic copolymers	-Olefins/EVOH,PS/EVOH, PE/Polymester -PP/ Nylon	-Scrap reclaim, combined barrier, properties with inexpensive materials -Increased toughness
Polyacrylic imide	-Olepins/Nylon -Olepins/PC	-Increased toughness -Moisture and Chemical resistance, paintability
AA-modified PP	Olefines/PET	Scrap toughness
Peroxypolymers	PPE/Engineering resins	Increaed toughness, scrap reclaim
Silanes	-PPE/Nylon -PBT/EPR, PBT/styrenics	-Combined crystalline and amorphous properties -Higher elongation, impact resistance
Reactive PS	Styrenics/nylon, Styrenics /Olefin, Styrenics/PC	Increased toughness, scrap reclaim
S M A	PC/Nylon	Increased toughness
Phenoxides	PC/SMA, PC/ABS	Improved weld strength Higher impact resistance
polycaprolacton	-PVC/PS -PC/ABS	-Higher HDT, Scrap reclaim -Increased toughness
CPE's	PVC/PE	Higher HDT, Scrap reclaim
PS graft copolymers	-PS/PE -PS/Nylon	-Scrap reclaim -Increased toughness
Styrenics TPEs	PS/Olefins	Higher elongation, impact resistance

(출처 : Plastics Science 1993, April)

2) 특수한 extruder를 이용하는 복합재생

  가) 벨기에의 ART(Advanced Recycling Technik GmbH의 약칭)사 : 혼합 폐플라스틱으로부터 목재 대용품 생산

3) 보강제를 이용한 복합재생

 가) 미국의 Xymax 2006, Inc. : 볏짚과 폐플라스틱을 이용 각종 목재 대용품 생산

 나) 일본의 아인엔지니어링(주) : 농업용 폐플라스틱을 공기건조세척 방법으로 이물질을 선별하여 목재분말과 혼합, 목재 대용품을 생산

 다) 독일 : Planex나 Horn & Bauer 등 : 폴리올레핀계 플라스틱과 목분을 혼합, 건축자재, 고속도로 가드레일, 해안 경계목이나 장식용 생산

 라) 기타 : Mobil Chemical사, Trimax사, The Plastic Lumber사, Advanced Environmental Recycling Technologies사, Seaward International사, Earth Care사, American Plastics Recycling사, Hammer's Plastic Recycling사, Innovative Plastic Products사, National Waste Technologies사, Plastic Recyclers사, Superwood사 그리고 Recycled Plastic Industries사 등.

4) 분리

 가) 독일의 Bezner : 혼합 폐플라스틱에서 광전자 디텍터를 이용하여 PET를 포함한 PE, PP, PS, PVC를 분리.

 나) 미국의 Magnetic Separation System사 : Single Line BottleSort라는 시스템에서 각종 폐플라스틱병을 재질별, 색상별로 분류

 다) 독일의 Humboldt Wedag사 : 원심분리력을 이용하여 분리와 세정을 동시에 하는 Censor라는 시스템을 개발하여 보급. 물과 염수를 사용하여 금속 및 종이 등 이물질과 폴리올레핀계, PS, PVC 등을 분류.

 라) 독일의 BFI Entsorgungstechnologie GmbH : 컴퓨터에 폐플라스틱병의 각종 정보를 입력시켜 통과하는 폐플라스틱병에 전자파를 보내어 용기의 재질별, 형상별, 색깔별로 자동 선별하는 시스템.

 마) 미국의 Frankel Industries사 : Kiss Potlight라는 시스템을 이용. 컨베이어 벨트 밑에서 형광 X선을 조사하고 특수안경을 착용하고 통과하는 플라스틱을 재질별로 밝기에 따라 수작업분리.

5) 유화(油化)

 가) (주)일본이화학 : Kurata Process로 촉매, 효소, 파동을 화학반응에 추가하여 250 ^oC에서 분해가 일어나도록 공정을 개선.

 나) (주)후지리사이클 : 相生工場은 산업폐기물의 PE, PP, PS를 년간 5,000 톤 처리.

 다) LB&M사의 Conard Recycling Process : 폐타이어 유화의 변법으로 컴퓨터에 의하여 연속적으로 조작이 가능하며 열분해 온도가 높을 수록 C_1∼C₅의 기체상의 탄화수소까지 얻을 수 있으나 통상 최종 생성물의 70∼80 %가 재생유가 되도록 운용. 잔사는 탄소의 형태로 얻어지며, 그 양은 1∼3 % 정도.

 라) 독일의 Kohleol - Anlage Bottrop GmbH : 현재 년간 4만 톤의 폐플라스틱을 유화처리하는 실증공장

 마) 그 외에도 일본에는 (주)橫山폴리에틸렌공업 등 한국에 소개된 곳이 10 여개 이상이며 대표적인 공정은 三菱重工業의 회수법, 川崎重工業의 포리浴法, 三洋電機의 고주파법, 住友重機의 유동층법, 日揮의 유동층법, 三井造船의 분해로법, 神戶製鋼의 로타리 킬른법 등이 있다.

6) 기타

 가) 혼합 폐플라스틱을 제철소의 환원제인 코우크스 대신 사용(독일의 RRR GmbH)

 나) plasma를 이용한 재생처리의 방법 : Plasma의 초고열을 이용하여 혼합 폐플라스틱을 각 유용한 화학원료로 회수하고 같이 넣어 준 lime과 함께 불순물이나 잔사는 고화시켜 건축자재로 사용.

다. 플라스틱의 환경오염과 재활용의 문제점

(1) 폐플라스틱에 의한 환경오염

 (가) 주변경관을 해침.

 (나) 자연계에서 분해가 어려움.

 (다) 바람을 따라 비산하여 옮겨다님.

 (라) 물의 표면을 떠다님.

 (마) 소각시 2차 오염물질을 유발함 (염화수소, 다이옥신 등).

(2) 폐플라스틱과 관련한 우리나라의 환경규제 동향

 (가) 환경규제

  1) 플라스틱 포장재의 과다사용 규제

  2) 환경오염 부담금 부과 및 예치금 제도 실시

  3) 일회용 포장재 사용규제

 (나) 대처방안

 1) 감량화 및 분해성 플라스틱 사용확대

 2) 재활용유도

 3) 2차 오염이 없는 소각·열회수시설 확대보급

(3) 주요국가의 플라스틱에 관한 규제 동향

표 5.14.9. 외국의 플라스틱 규제 동향
 

국 가	규 제 사 항
한 국	PVC로 라미네이션 또는 코팅한 포장재의 사용금지 완구, 인형 또는 종합제품을 포장할 때 발포PS 사용금지
이 태 리	비분해성 플라스틱의 쇼핑백에 대해 100리라의 과세 액체 식품용기의 재활용 의무화 생분해성 플라스틱 제품의 권장
독 일	PET병에 대해 50페니히의 데포지트 부과 혹은 80%의 재활용 의무화 지방에 따라 PVC 병의 사용금지
덴 마 크	원웨이 포장재료에 PVC 사용금지 재사용이 불가능한 음료병의 사용금지
스 위 스	PVC병 스틸 캔, 알루미늄 캔의 사용금지 법안 재활용체계가 불가능한 용기의 사용금지
오스트리아	PVC 포장재의 사용금지 법안 PET병, 알루미늄 캔의 데포지트
미 국	9개주에서 플라스틱병에 데포지트 16개주에서 음료수병에 생분해성 플라스틱의 사용허용 1개주에서 생분해성 백의 사용법안

(4) 우리나라 폐플라스틱 재활용의 문제점

(가) 기술 : 혼합 폐플라스틱의 효과적 재생의 가장 큰 문제점으로, 많은 방법과 기술이 연구되고 있고 실증화된 것도 있지만 완벽한 방법으로 제시된 기술이 없는 실정임.

(나) 경제 : 석유공업화학의 발달로 인한 대량생산으로 virgin resin의 가격이 낮아서 현재 재생산업의 채산성이 낮음.

(다) 제도 : 플라스틱 재질별로 분리수거만 실시할 뿐 적극적인 뒷받침이 부족하며 제도적 보완 필요.

이런 문제점을 극복하기 위해서는 ① 우선 구매제도의 확대, ② 분리수거 홍보, ③ 생산 단계에서의 재료와 재생에 대한 재검토, ④ 재생업체의 육성 등을 강구할 필요가 있다.

참고문헌

  1. 국립환경연구원, (1995), 일반폐기물 종합관리체계 구축을 위한 정책개발연구.

  2. 미국사료곡물협회, (1995), 폐기물처리 정책과 생분해성 고분자.

  3. 한국자원재생공사, (1994), 주요국가 폐기물관리정책의 비교분석에 관한 연구.

  4. 한국자원재생공사, (1996), 혼합폐플라스틱 발생실태 및 재활용기술현황에 관한 조사연구.

  5. 한국자원재생공사, (1998), 혼합폐플라스틱의 재활용 기술개발.

  6. 한국환경과학연구협의회, (1993), 폐합성수지 감량화 및 처리 재활용 방안에 관한 연구.

  7. 한국발포스티렌재활용협회, (1996), 폐플라스틱 재활용 관련법규 - 향후 폐기물관리 정책방향.

  8. 환경부, (1997), 전국 폐기물 발생 및 처리현황.

  9. 환경자료집, (1996), 국립환경연구원.

 10. EPA, (1994), Characterization of Municipal Solid Waste in the United States.

                                                                                                 작성자：폐기물자원과 환경연구사 김규연(공학박사)

2. 플라스틱 재생

용융 재생법
단일 또는 혼합 플라스틱 폐기물을 용융점이상으로 가열(100 -150℃) 용융후 냉각 또는 압축하여           재생품(고체제품)을 생산하는 방법.
용해재생법
열가소성 플라스틱을 폐유 등의 용제를 사용하여 용해시킨 후 접착제를 첨가하고 충전재로서           모래, 점토 등을 섞어 가압 성형하여 건재 등을 제조하는 방법.         일부 재생품이 도로 포장에 사용되고 있으나 아직 연구 개발 단계이다.
파쇄 재생법
폐플라스틱을 분쇄하여 토지 개량재, 매립재료, 경량골재, 아스팔트골재, 연료 등으로 이용하는           방법.         발포 PS를 파쇄한 후 접착제를 사용하여 시멘트와 혼합한 후 블록 또는 건물의 외벽, 칸막이벽등에           이용되는 경량 보드를 생산한다.
고체연료화법
Polylefin계 폐합성수지에 왕겨, 톱밥 등을 혼합하여 압출기로 가압 압출하여 고체 연료화하는           방법.
열분해법
폐플라스틱을 공기를 차단한 상태에서가열하여 가스, 오일 등으로 전환.
소각법
각종 소각방법을 이용, 폐플라스틱이 지니는 열량을 회수하는 방법.

                                                          원본 :  http://cont112.edunet4u.net/~j9i3n/pla5/down_menu5_4.html

[포터]

좋은자료 정말 감사합니다

[이지아]

유용한 정보 감사드립니다. 저장해 놓고 공부해야겠네요. ^^

[중국플라스틱]

▶▶∞릴∞게°임°의 선°두°주∞자
▶▶이전보다 환급률 상향!!
▶▶ 더욱 강력해진 연타를 경험해보세요
▶▶------->>> ­F­Ｈ­D­2­3.COm

[브랑누아]

정말 유익한 자료네요. 감사합니다.

[부셔부셔]

좋은 자료 감사합니다

[suck5317]

고맙게 잘 읽었습니다.
감사합니다...^^*