폐PET병 재활용기술

소개글

폐PET병 재활용기술에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 폐PET병 재활용기술
1.1 근적외선 분리선별기술
1.2 풍력/비중 분리선별기술
1.3 마찰하전형 정전 분리선별기술
1.4 열분해 유화 기술
2. 폐기물 재활용 과정에서의 문제점 및 개선방향
2.1 폐기물 선별 과정의 문제점 및 개선방안

본문내용

템
분자구조에 탄소결합과 수소결합을 가진 물질, 즉 C-H, O-H, N-H, C=O, C=C 구조를 가진 물질에 근적외선 영역의 빛을 조사하면 그 구조에 따라 기준진동 배음과 결합음으로 공명을 일으켜 에너지가 흡수된다. 분자구조의 차이에 따라 파장별로 흡수 정도가 달라 파장에 대한 흡수 스펙트럼이 가능하다. 근적외선 흡수는 적외선 흡수에 비해 매우 미약하고 다수의 배음과 결합음에 의한 흡수가 중복되어 복잡한 스펙트럼을 보인다. 이러한 특징을 이용하여 각종 플라스틱의 재질별 파형을 테이터베이스로 등록해 측정 스펙트럼과 비교하여 플라스틱의 종류를 판별할 수 있다.
근적외선 분광분석의 장점은 보통 적외선보다 광섬유와 결정(結晶) 중에서의 감쇠가 적어 광섬유 케이블의 길이를 늘일 수 있기 때문에 공업적 계측에 효과적이다. 근저고이선 발광장치는 X선 등에 비해 저가이며 보수 및 점검도 용이하다. 근적외선은 외부의 영향을 잘 받지 않아 측정매체로서 신뢰성이 높으며, 시료에 적당한 깊이까지 침투하므로 시료표면의 더러움과 수분의 영향을 받지 않고 측정이 가능하며, 다성분계를 동시에 정확히 분석할 수 있다.
폐플라스틱이 콘베이어 벨트로 이송되는 과정에서 근적외선을 조사한 후 그 반사광을 분서하여 재질을 인식하는 근적외선 분리선별 파일롯을 보여준다. 재질이 인식된 폐플라스틱은 공기 토출장치를 통해 연속적으로 자동 분리 수집된다. 하루 4톤을 처리할 수 있는 파일롯 설비를 통해 선별 능력을 검증한 결과, PET, PVC, PE 등 6대 범용 플라스틱에 대해 95% 이상의 선별능력을 보였다.
자료)이오니아 이엔티
<그림 1 - 6>혼합 폐플라스틱 근적외선 선별기
<그림 1 - 7>근적외선 선별기 원리 및 단계
Bale에서 해체된 재활용품이 이송콘베이어 의해 이송되어 근적외선 램프에서 근적외선 투시하여 플라스틱에서 반사된 파형을 검출기(Detectoc)에서 수신한다. 수신된 파형은 광케이블을 통해 광다중 채널로 송신하여 파형을 종합하여 근적외선 분광판별기로 송신 후 플라스틱 성분을 분석하여 전자동 통합제어시스템으로 분석된 정보를 전송 후 페트재질 성분만 Air로 토출 및 분리한다.
1.2 풍력/비중 분리선별기술
습식비중선별은 <표 1 - 1>에서와 같이 플라스틱 재질별 비중의 차이를 이용하는 선별법으로 부침(浮沈)선별과 원심력선별로 분류할 수 있으며 일반적으로 물을 이용하여 물보다 비중이 큰 물질과 작은 물질을 분리하는데 이용되고 있다. 플라스틱의 습윤성 향상을 위해 습윤제를 사용하기도 하며, 물보다 부거운 물질을 분리하는 경우 비중액을 사용하는 경우도 있다. 회수된 플라스틱의 순도 향상을 위해서는 순수한한 물에 의해서만 분리하는 것이 좋으며, 분리공정과 동시에 플라스틱 표면의 오염물 세척과 탈수(건조) 공정이 가능하여야 연속식 자동화 분리가 가능하다. 폐플라스틱과 함께 배출될 가능성이 높은 종이류, 금속류, 무기질 이물질 등은 비중선별 이전에 풍력, 자력, 와류선별 등에 의해 우선 제거하여야 최종 선별효율이 향상된다.
<표 1 - 1> 재질별 비중
구 분
비 중
PP
0.90~0.92
LDPE
0.91~0.93
HDPE
0.94~0.96
PS
1.03~1.06
PET
1.35~1.38
PVC
1.32~1.42
독일 KHD사의 CENSOR란 이름의 원심분리형 선별기는 물 또는 비중액을 이용하여 세척, 분리, 탈수를 동시에 수행할 수 있도록 설계되어 있다. 일본에서도 도입하여 사용하고 있으나, CENSOR는 PVC 분리효율이 98%~99%수준으로 재활용업체에서 요구하는 선별효율에 미치지 못하며, 폐플라스틱 분쇄물을 수조(水槽)내에서 유동화 시킬 수 없는 단점이 있다.
비중선별기를 설치하여 국내 지자체의 종말품을 분리한 결과 PVC 함유율 0.3% 미만의 PE, PP, PS로 구성된 경량물(비중 1이하)과 PET,PVC로 구성된 중량물(비중 1 이상)을 분리하여 얻을 수 있었다.
1.3 마찰하전형 정전 분리선별기술
전선별법(electrostatic separation)은 정전유도형, 코로나방전형 그리고 마찰하전형으로 나눌 수 있다. 정전유도과 코로나방전형이 전도성 물질과 비전도성 물질이 혼합된 경우 이용되나, 마찰하전형은 전도성 유무에 관계없이 혼합된 모든 물질의 분리에 이용할 수 있다. 마찰하전형 정전선별법을 플라스틱 재질 분리에 적용할 경우 모든 재질의 분리가 가능하고 처리비용이 저렴하며 처리용량이 큰 장점이 있다.
서로 다른 재질의 입자가 서로 충돌을 하거나 제 3의 재질과 충돌하면, <그림 1- 8>에서와 같이 work Function 값이 큰 입자는 전자를 얻어 negative(-)로 하전된 입자는 (+)로 하전된 입자는 (-)전극으로 이동하고, (-)로 하전된 입자는 (+)전극으로 이동하여 각각 분리가 이루어지게 된다. 이 때 선별효율은 두 입자간 표면 하전값을 높일 수 있는 하전장치, 상대습도 및 온도, 입자의 크기, 전기장치 통과속도, 시료의 수분함량 등에 의해 영향을 받는다. 플라스틱 재질별 Work Function 값의 차이를 이용한 정전선별기를 <그림 1 - 8>에 나타내었다.
<그림 1 - 8> 플라스틱 전기입자출동에 의한 선별
<그림 1 - 9> 플라스틱 전기입자출동에 의한 선별
1.4 열분해 유화 기술
열분해 유화 공정은 <그림 1- 10>의 일반적인 공정을 나타내었다. 열가소성 플라스틱에 적정량 이상의 열을 가하면 분해가 일어난다는 기초적 원리에 쉽게 현혹되어 고유가시대에 황금알 거위와 같은 허황된 목표 하에 나립된 중소업체들의 비체계적 개발 및 무리한 보급 추진에 따라 유화기술에 대한 부정적 인식이 확산되어 있다. 국내 유화 기술의 문제점을 중심으로 해결 대안에 대해 기술하고자 한다.
<그림 1 - 10> 플라스틱 전기입자출동에 의한 선별
열분해 유화기술의 사용화 성공을 위해서는 최소한 3가지 전제조건 즉,(1) 폐기물의 안정적 확보, (2)공정의 효율성 및 (3)생성제품의 판매에 대한 대책이 선결되어야 한다.
현재 독일을 포함한 대부분의 국가에 열분해 유화사업이 정착하지 못한 주요인은 적정 설비규모 대비 원료로 사용할 폐기물 확보량의 불균형 때문이다. 지

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