[논문]생활계 폐플라스틱 물질 재활용 제품의 품질안정화를 위한 기초 요인 검토

강석표; 강혜주; 신성철; 김영식; 이후석

doi:10.14190/jrcr.2020.8.4.436

생활계 폐플라스틱 물질 재활용 제품의 품질안정화를 위한 기초 요인 검토
Basic Factors for Quality Stability of Material Recycling Product Using Plastic Waste from Households 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.8 no.4, 2020년, pp.436 - 443

강석표 (우석대학교 건축학과) , 강혜주 (우석대학교 건설공학과) , 신성철 ((주)이에스알산업) , 김영식 (한국재생플라스틱제조업협동조합) , 이후석 ((재)한국건설생활환경시험연구원 충청사업본부 대전충남지원)

초록
AI-Helper

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.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we tried to examine the composition ratio of plastic waste from households according to the generated city and the qualities according to the production time of material recycling products. As a result, the composition ratio of recyclable plastic waste among the total plastic waste according to the generated cities is 64.5~90.4%, showing a big difference by city. In addition, the quality evaluation of material recycling products by production time for four months showed that the average tensile strength was 12.33MPa, the average elongation rate was 5.94%, the average density was 1.35g/㎤ and the average ash content was 3.66%.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Experimental plan
그림 Fig. 1. Material recycling process of plastic waste
그림 Fig. 2. Sorting of plastic waste
그림 Fig. 3. Test of tensile strength
표 Table 2. Composition of plastic waste from households
그림 Fig. 4. Composition of plastic waste by city
표 Table 3. Properties of material recycling products
그림 Fig. 5. Properties of recycling product

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

발생지역으로는 충북 청주시, 충북 충주시, 충남서산시, 서울특별시 강북구, 강원도 춘천시로 총 6개 지역에서 반입되는 생활계 폐플라스틱을 대상으로 하였다. 두번째는 생활계폐플라스틱 재활용 제품의 품질변동성을 파악하고자 생산시기별재활용 제품의 품질특성을 검토하였다. 폐플라스틱 재활용 제품의생산시기는 2020년도 2월, 3월, 4월, 5월, 6월에 각각 총 4회 생산하여 물성평가를 수행하였다.
따라서 본 논문에서는 생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의품질에 대한 안정성을 확보하기 위한 기초 연구로서 발생지역에따른 생활계 폐플라스틱의 혼입율 특성 및 이를 활용한 물질재활용 제품의 생산시기에 따른 품질특성을 비교 검토하였다.
본 논문에서는 생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의 품질에대한 안정성을 검토하기 위한 기초연구로서 Table 1과 같이 실험을 계획하였다. 첫 번째로 원료물질인 생활계 폐플라스틱의 품질변동성을 파악하고자 발생지역별 생활계 폐플라스틱의 혼입율 변화를 검토하였다.
생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의 품질에 대한 안정성을 확보하기 위한 기초 연구로서 발생지역에 따른 생활계 폐플라스틱의 혼입율 특성 및 이를 활용한 물질재활용 제품의 생산 시기에 따른 품질특성을 비교 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의 품질에 대한 안정성을확보하기 위해서는 원료로서 사용하는 생활계 폐플라스틱의 지역별 혼입률 변화를 우선적으로 검토하고자 하였다. 본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장에 2020년 6월 중 반입되는 생활계 폐합성수지 대상으로 하였다.
생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품의 품질에 대한 안정성확보를 위해서 최종 물질 재활용 제품의 시기별 품질특성을 검토하였다. 본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장의 물질재활용 공정에 의하여 생산된 목재 대체품인 인삼지주대를 대상으로 하였다.

제안 방법

0kg씩 총 5회 샘플로 채취하였다. 각 지역별 각각 5개의 샘플을 재활용 가능 폐플라스틱, 금속류(철, 비철금속류 등), 수분, 기타(종이, 고무, 우레탄 등)로 구분하여 인력선별한 후 중량을 측정하였다. 샘플을 분류한 사례를 Fig.
밀도 시험은 인장강도 측정 후 시험편을 활용하여 측정하였다. 시험방법은 ASTM D 792에 준하여 실시하였다.
본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장의 물질재활용 공정에 의하여 생산된 목재 대체품인 인삼지주대를 대상으로 하였다. 생산 시기는 2020년 2월, 3월, 4월, 5월에 생산된 제품에서 시험용샘플을 제작하였으며 품질항목으로서 인장강도, 신율, 밀도, 회분을 각 생산 시기별 3회 측정하였다. 인장강도 및 신율을 측정한샘플을 이용하여 밀도 및 회분을 측정하였다.
분쇄하며 철류, 회분 등의 이물질을 제거한다. 생활계 복합재질 폐플라스틱 원형을 멀티파분쇄기에 투입하여 2축 기계식 파분쇄기에서 50∼ 100cm로 파쇄한 후, 1축 함마분쇄기로 50cm 이하로 분쇄하고 동시에 이물질인 유리류, 수분, 회분 등을 제거 후⋅전자력선별 (7.5HP 기를 이용하여 철류 이물질을 제거한다.
측정하였다. 시험방법은 시료를 600℃에서 3시간 강열 후 시료의 전/후 중량을 측정하여 산출하였다.
5HP)에 저장된 고형연료를 호퍼에 정량 투입하여 압출용융기(250HP)의 압출기에서 1차 용융(온도 250∼300℃, 분당 15회 – 30분∼40분)한다. 이후 성형다이스에서 2차 용융(150 ∼200℃)을 거쳐 겔 상태의 중간재를 냉각(3HP, 수냉식고압샤워), 커팅(5HP), 롤링압착(15HP, 가스제거)을 동시에 진행 한 후 파쇄기(35HP)를 거쳐 재생펠릿(20mm이하로 비정형화된 모양)을 생산한다.
생산 시기는 2020년 2월, 3월, 4월, 5월에 생산된 제품에서 시험용샘플을 제작하였으며 품질항목으로서 인장강도, 신율, 밀도, 회분을 각 생산 시기별 3회 측정하였다. 인장강도 및 신율을 측정한샘플을 이용하여 밀도 및 회분을 측정하였다.
계획하였다. 첫 번째로 원료물질인 생활계 폐플라스틱의 품질변동성을 파악하고자 발생지역별 생활계 폐플라스틱의 혼입율 변화를 검토하였다. 발생지역으로는 충북 청주시, 충북 충주시, 충남서산시, 서울특별시 강북구, 강원도 춘천시로 총 6개 지역에서 반입되는 생활계 폐플라스틱을 대상으로 하였다.
두번째는 생활계폐플라스틱 재활용 제품의 품질변동성을 파악하고자 생산시기별재활용 제품의 품질특성을 검토하였다. 폐플라스틱 재활용 제품의생산시기는 2020년도 2월, 3월, 4월, 5월, 6월에 각각 총 4회 생산하여 물성평가를 수행하였다.
회분 시험은 인장강도 측정 후 시험편을 활용하여 측정하였다. 시험방법은 시료를 600℃에서 3시간 강열 후 시료의 전/후 중량을 측정하여 산출하였다.

대상 데이터

첫 번째로 원료물질인 생활계 폐플라스틱의 품질변동성을 파악하고자 발생지역별 생활계 폐플라스틱의 혼입율 변화를 검토하였다. 발생지역으로는 충북 청주시, 충북 충주시, 충남서산시, 서울특별시 강북구, 강원도 춘천시로 총 6개 지역에서 반입되는 생활계 폐플라스틱을 대상으로 하였다. 두번째는 생활계폐플라스틱 재활용 제품의 품질변동성을 파악하고자 생산시기별재활용 제품의 품질특성을 검토하였다.
본 논문에 적용한 물질재활용 제품은 목재대체품인 인삼 지주대를 생산하였다.
혼입률 변화를 우선적으로 검토하고자 하였다. 본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장에 2020년 6월 중 반입되는 생활계 폐합성수지 대상으로 하였다. 충북 청주시, 충북 충주시, 충남 서산시, 경기도 광주시, 서울특별시 강북구, 강원 춘천시의 총 6개 지역에서 발생되는 생활계 폐플라스틱을 샘플로 채취하였다.
본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장의 물질재활용 공정에 의하여 생산된 목재 대체품인 인삼지주대를 대상으로 하였다. 생산 시기는 2020년 2월, 3월, 4월, 5월에 생산된 제품에서 시험용샘플을 제작하였으며 품질항목으로서 인장강도, 신율, 밀도, 회분을 각 생산 시기별 3회 측정하였다.
충북 청주시, 충북 충주시, 충남 서산시, 경기도 광주시, 서울특별시 강북구, 강원 춘천시의 총 6개 지역에서 발생되는 생활계 폐플라스틱을 샘플로 채취하였다. 사업장 반입시 1,000×1,000×2,000mm 단위로 묶여서 들어온 생활계 폐플라스틱을 5.0kg씩 총 5회 샘플로 채취하였다. 각 지역별 각각 5개의 샘플을 재활용 가능 폐플라스틱, 금속류(철, 비철금속류 등), 수분, 기타(종이, 고무, 우레탄 등)로 구분하여 인력선별한 후 중량을 측정하였다.
생산시기에 따른 생활계 폐플라스틱 재활용 제품의 특성을 검토하기 위하여 충북 소재 E사의 재활용 공정을 적용하였다. 생활계 폐플라스틱의 일반적인 물질 재활용 공정은 Fig.
인장강도 시험편은 생활계 폐플라스틱 물질재활용 제품인 지붕재에서 KS M ISO 527-2:2012(플라스틱-인장성의 측정-제2부:성형 및 압출 플라스틱의 시험조건)에서 규정하고 있는 아령 형태의 1A형으로 기계 가공하여 제작하였다. 인장강도 측정시 시험속도는 5mm/min.
본 논문에 적용한 충북 충주소재 E사업장에 2020년 6월 중 반입되는 생활계 폐합성수지 대상으로 하였다. 충북 청주시, 충북 충주시, 충남 서산시, 경기도 광주시, 서울특별시 강북구, 강원 춘천시의 총 6개 지역에서 발생되는 생활계 폐플라스틱을 샘플로 채취하였다. 사업장 반입시 1,000×1,000×2,000mm 단위로 묶여서 들어온 생활계 폐플라스틱을 5.

이론/모형

측정하였다. 시험방법은 ASTM D 792에 준하여 실시하였다.

성능/효과

1) 생활계 폐플라스틱의 6개 발생지역별 평균 구성비는 재생 가능한 플라스틱이 78.19%, 수분 9.45%, 금속류 7.42%, 기타 이물질이 4.94%로서 분리배출에 의해 선별되었지만 평균 20%이상의 재생불가능한 이물질이 혼입되어 있었으며, 이물질 중에서는 수분 >금속류 >기타 이물질 순으로 많이 혼입되어 있었다.
2) 발생 도시에 따른 생활계 폐플라스틱 중 재활용 가능한 폐플라스틱의 구성비율은 64.5∼90.4%로서 도시별 큰 차이를 보이고 있다.
3) 4개월간 생산시기별 물질재활용 제품의 평균값은 인장강도 12.33MPa, 연신율 5.94%, 밀도 1.35g/cm³, 회분 3.66%인 것으로 나타났다. 특히 인장강도, 밀도, 회분의 결과값은 단일재질 플라스틱 재활용 제품규격인 GR M 3084(재활용 플라스틱 지주받침)에서 요구하는 성능수준을 복합재질 혼합폐플라스틱 100%를 사용하여 만족시킬 수 있었다.
4) 재활용 제품의 품질 특성 중 회분의 표준편차가 가장 크게나타났으며, 이는 사업장에 반입되는 생활계 폐플라스틱에혼입되어 있는 이물질을 공정 중에서 선별정도에 따라 영향이 큰 것으로 사료된다.
5에 나타내었다. 4개월 간 물질재활용 제품의 평균 인장강도는 12.33MPa, 평균 연신율은 5.94%, 밀도는 1.35g/cm³, 회분은 3.66%인 것으로 나타났다. 열가소성수지인 플라스틱 소재를 질량 기준으로 원료의 60%이상 사용하고 필요에 따라 보강제, 충전제 등을 넣어 사출 또는 압출방법으로 성형한 재활용 플라스틱 지주 받침에 대한 규정 GR M 3084(재활용 플라스틱 지주받침)에서 요구하는 인장강도, 밀도, 회분의 기준치를 복합재질 혼합 폐플라스틱을 100% 사용하여 만족시킬 수 있었다.
4에 나타내었다. 6개 발생지역 평균 구성비는 재생가능한 플라스틱이 78.19%, 수분 9.45%, 금속류 7.42%, 기타 이물질이 4.94%로서 분리배출에 의해 선별되었지만 평균 20%이상의 재생불가능한 이물질이 혼입되어 있는 것으로 나타났다. 이물질 중에서는 수분 >금속류 >기타 이물질 순으로 많이 혼입되어 있었다.
동일한 지역에서 반입되는 생활계 폐플라스틱의 구성비율은 큰 차이를 나타내고 있지는 않았으나 지역별 생활계 폐플라스틱의 구성 비율은 상대적으로 크게 나타났다. 또한 구성요소별 표준편차는 재활용가능 플라스틱이 7.
상대적으로 크게 나타났다. 또한 구성요소별 표준편차는 재활용가능 플라스틱이 7.13, 수분이 5.23, 금속류 1.57, 기타 이물질 1.14로서 구성비율이 클수록 표준편차가 증가하였지만 상대적으로 수분의 표준편차가 큰 것으로 나타났다. 반면에 금속류 및 기타 이물질의 표준편차가 상대적으로 작은 것으로 나타났다.
42%를 나타내고 있어 경기도 광주시가 가장 높았으며 서울 강북구가 가장 낮은 것으로 나타났다. 또한 생활계 폐플라스틱 중 수분의 혼입율은 청주시에서 15.84%, 충주시에서 7.30%, 서산시에서 7.32%, 광주시에서 8.69%, 강북구에서 4.33%, 춘천시에서 8.22%를 나타내고 있어 경기도 광주시가 가장 높았으며 서울 강북구가 가장 낮은 것으로 나타났다.
16%를 나타내고 있어 서울 강북구가 가장 높았으며 충북 청주시가 가장 낮은 것으로 나타났다. 생활계 폐플라스틱 중 금속류 이물질의 혼입율은 청주시에서 8.63%, 충주시에서 7.30%, 서산시에서 7.32%, 광주시에서 8.69%, 강북구에서 4.33%, 춘천시에서 8.22%를 나타내고 있어 경기도 광주시가 가장 높았으며 서울 강북구가 가장 낮은 것으로 나타났다. 생활계 폐플라스틱 중 기타 이물질의 혼입율은 청주시에서 5.
22%를 나타내고 있어 경기도 광주시가 가장 높았으며 서울 강북구가 가장 낮은 것으로 나타났다. 생활계 폐플라스틱 중 기타 이물질의 혼입율은 청주시에서 5.82%, 충주시에서 4.93%, 서산시에서 4.75%, 광주시에서 5.74%, 강북구에서 2.96%, 춘천시에서 5.42%를 나타내고 있어 경기도 광주시가 가장 높았으며 서울 강북구가 가장 낮은 것으로 나타났다. 또한 생활계 폐플라스틱 중 수분의 혼입율은 청주시에서 15.
생활계 폐플라스틱 중 재생가능한 플라스틱의 혼입율은 청주시에서 69.7%, 충주시에서 74.52%, 서산시에서 83.08%, 광주시에서 79.33%, 강북구에서 89.85%, 춘천시에서 72.16%를 나타내고 있어 서울 강북구가 가장 높았으며 충북 청주시가 가장 낮은 것으로 나타났다. 생활계 폐플라스틱 중 금속류 이물질의 혼입율은 청주시에서 8.
66%인 것으로 나타났다. 열가소성수지인 플라스틱 소재를 질량 기준으로 원료의 60%이상 사용하고 필요에 따라 보강제, 충전제 등을 넣어 사출 또는 압출방법으로 성형한 재활용 플라스틱 지주 받침에 대한 규정 GR M 3084(재활용 플라스틱 지주받침)에서 요구하는 인장강도, 밀도, 회분의 기준치를 복합재질 혼합 폐플라스틱을 100% 사용하여 만족시킬 수 있었다.
6%(2017 년)로 소폭 감소하였다. 재활용은 매립과 소각으로 처리되는 비율이 감소한 만큼 재활용처리비율이 19.1% 상승하였다. 특히 2006 년 8만 톤 정도로 이용되던 고형연료(RDF)가 236만 톤(SRF)로증가하면서 에너지회수량 증가가 요인으로 추정된다.
66%인 것으로 나타났다. 특히 인장강도, 밀도, 회분의 결과값은 단일재질 플라스틱 재활용 제품규격인 GR M 3084(재활용 플라스틱 지주받침)에서 요구하는 성능수준을 복합재질 혼합폐플라스틱 100%를 사용하여 만족시킬 수 있었다.

참고문헌 (8)

Choi, Y., Choi, H.J., Rhee, S.H. (2018). Current status and improvements on management of plastic waste in Korea, Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, 27(4), 3-15 [in Korean].

원문보기 상세보기
Dhawan, R., Bisht, B.M.S., Kumar, R., Kumari, S., Dhawan, S.K. (2019). Recycling of plastic waste into tiles with reduced flammability and improved tensile strength, Process Safety and Environmental Protection, 124, 299-307.

상세보기
Geyer, R., Jambeck, J.R., Law, K.L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made, Science Advances, 3(7), 1-5.
Jang, Y.C., Lee, G., Kwon, Y., Lim, J.H., Jeong, J.H. (2020). Recycling and management practices of plastic packaging waste towards a circular economy in South Korea, Resources, Conservation and Recycling, 158, 104798.

상세보기
Keskisaari, A., K rki, T., Vuorinen, T. (2019). Mechanical properties of rec yc led polymer composites made from side-stream materials from different industries, Sustainability, 11(21), 6054.

상세보기
Ko, E., Shim, W., Lee, H., Kang, W., Shin, J., Kwon, O., Kim, J. (2018). The Current status of recycling process and problems of recycling according to the packaging waste of Korea, Korean Journal of Packaging Science & Technology, 24(2), 65-71 [in Korean].

원문보기 상세보기
Lee, S.H. (2019). Current Status of Plastic Recycling in Korea, Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, 28(6), 3-8 [in Korean].
Singh, N., Hui, D., Singh, R., Ahuja, I.P.S., Feo, L., Fraternali, F. (2017). Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications, Composites Part B: Engineering, 115, 409-422.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증