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문제 정의
- 본 연구에서는 페트 재생 제품의 생산공정, 품질기준 등의 현황을 조사·분석을 통해 국내 페트 재활용 업계의 경쟁력 제고와 순환자원 경제 활성화를 위한 페트 플레이크의 품질 기준과 그의 시험법을 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 페트 플레이크의 시장과 품질 현황에 대한 조사를 진행하였다. 페트 플레이크 생산업체는 4종의 제품을 세척도에 따른 등급으로 나누고 업체별 자체적인 품질기준으로 관리하고 있는 것으로 파악되었다.
제안 방법
- 국내 재활용 페트 플레이크의 시장 현황을 파악하기 위해 한국순환자원유통지원센터에 등록된 페트 재생제품 제조업체 22개 사업체를 대상으로 선정하여 페트 플레이크의 생산 종류, 재활용 공정, 품질기준 등에 대한 설문조사를 진행하였다. 설문조사의 응답내용과 국외 재활용 페트 플레이크 관련 사례 및 관련 품질 표준을 조사, 비교하여 페트플레이크의 품질 기준 항목을 이물질 함량, 수분 함량, 고유점도로 선정하였다.
- 국외 페트 플레이크 품질 평가 표준과 국내 현황을 고려하여 페트 플레이크의 품질 평가 항목을 업체와 논의하였으며 고유점도, 이물질, 감량율을 선정하여 페트 플레이크의 시험을 진행하였다. 이 시험의 결과는 이물질 함량(ppm), 추출 이물질의 특이사항, 고유점도, 함수율로 측정, 보고되었다.
- 따라서, 품질관리 기준이 되는 국외 페트 재활용 제품의 시험방법에 관련된 표준을 국제기구, 미국, 일본을 중점으로 조사하였다. Table 1에 따르면 ISO 12418-1,2의 경우 이미 사용된 페트병을 재활용 한 재생 제품의 특성 시험방법을 세분화 한 것으로 의무사항에는 형태, 색상, 최대 페트 플레이크 사이즈, 최소 페트 플레이크 사이즈, 고유점도, 이물질 (라벨 등의 이물질, PVC 이물질, 접작체 등의 폴리올리핀계열 이물질), 수분함량, 밀도가 있으며 추가시험으로 용융 체적 흐름율과, 알칼리지수, 필터링 가능성이 포함되어 있다.
- 페트 플레이크의 품질에 관련하여 직접적으로 영향을 미치는 항목은 이물질 함량으로 판단되었으며 함수율은 페트의 가수분해를, 고유점도의 경우는 섬유나 시트 생산 공정을 고려한 품질 기준으로 설정 되었다. 상기의 시험결과와 국내 관련 업체 품질 관리 현황 조사를 종합하여 페트 플레이크의 품질평가 시험방법을 도출하였으며 관련항목은 고유점도, 이물질, 감량율, 알칼리지수로 선정하었다7). 알칼리도의 경우 세척과정에 남는 잔류 유기물이 최종 페트 플레이크의 변색에 영향을 미침에 따라 기준항목으로 선정되었다.
- 생산업체의 품질 기준은 색상, 점도, 입자크기, 수분함량, PVC 함량, 알루미늄 함량, 부유물질 함량 7개의 항목으로 조사되었으며 업체에 따라 기준 항목의 수가 다르고 Fig. 5와 같이 공통적으로 포함되는 항목은 수분, 점도, 이물질함량, 색상, 기타이다. 품질 분석 관련 국내 표준은 없으며 각각의 업체가 필요에 의해 자체적인 관리기준을 정립하여 사용중인 것으로 파악되었다.
- 국내 재활용 페트 플레이크의 시장 현황을 파악하기 위해 한국순환자원유통지원센터에 등록된 페트 재생제품 제조업체 22개 사업체를 대상으로 선정하여 페트 플레이크의 생산 종류, 재활용 공정, 품질기준 등에 대한 설문조사를 진행하였다. 설문조사의 응답내용과 국외 재활용 페트 플레이크 관련 사례 및 관련 품질 표준을 조사, 비교하여 페트플레이크의 품질 기준 항목을 이물질 함량, 수분 함량, 고유점도로 선정하였다. 상기 사업체 중 21개 업체의 76개 플레이크 제품을 수거하여 ISO 12418-2 -5)와 ASTM D 46036)을 참고하여 시험을 진행하였다.
- 페트 플레이크의 품질에 관련하여 직접적으로 영향을 미치는 항목은 이물질 함량으로 판단되었으며 함수율은 페트의 가수분해를, 고유점도의 경우는 섬유나 시트 생산 공정을 고려한 품질 기준으로 설정 되었다. 상기의 시험결과와 국내 관련 업체 품질 관리 현황 조사를 종합하여 페트 플레이크의 품질평가 시험방법을 도출하였으며 관련항목은 고유점도, 이물질, 감량율, 알칼리지수로 선정하었다7).
대상 데이터
- 설문조사의 응답내용과 국외 재활용 페트 플레이크 관련 사례 및 관련 품질 표준을 조사, 비교하여 페트플레이크의 품질 기준 항목을 이물질 함량, 수분 함량, 고유점도로 선정하였다. 상기 사업체 중 21개 업체의 76개 플레이크 제품을 수거하여 ISO 12418-2 -5)와 ASTM D 46036)을 참고하여 시험을 진행하였다.
- 페트 플레이크 생산업체는 4종의 제품을 세척도에 따른 등급으로 나누고 업체별 자체적인 품질기준으로 관리하고 있는 것으로 파악되었다. 이에 국외 플레이크 사용현황과 시험표준을 조사하여 품질관리 항목과 시험방법을 도출하였으며 21개 업체의 76개 제품을 시험하였다. 시험결과에 따라 최종 4개의 평가 항목을 선정하였으며 이 시험방법을 「플라스틱-재활용 플라스틱-폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 병 재생재료의 시험방법」9)으로 국가표준화 할 예정으로 차후 페트 플레이크 관련 업체는 시험방법 표준에 근거하여 품질관리 및 품질개선을 할 수 있을 것이다.
성능/효과
- Fig. 8은 이물질 시험결과로써 무색 플레이크 a) 6,624 ppm, b) 561 ppm, c) 28,072 ppm, 갈색 플레이크 d) 14,440 ppm, e) 4,053 ppm, f) 86,668 ppm으로 측정되었으며 전체 76개의 샘플의 이물질의 함량은 0~20%로 넓게 분포되어 있었다. 세척횟수가 상대적으로 낮은 갈색 플레이크에서 대체로 높은 이물질 함량을 보였으며 이물질은 대부분 라벨류, 금속, 담배필터 등으로 다양하였다.
- 2과 같이 무색(clear), 유색(Green), 잡색(Brown), 복합색(Mixed)으로 분류가 되며 시트용(6%), 단섬유(53%), 밴드(10%), 수출(22%), 펠렛(10%), 기타(2%)로 사용되고 있다. 그 중에서는 무색은 크게 시트용 섬유용으로 나뉘고 단섬유의 생산비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 잡색의 경우 맥주 등의 갈색 병을 플레이크화한 것으로 업체에 따라 갈색으로 부르기도 하며 복합색은 무색, 유색, 잡색을 제외한 나머지 제품이다.
- 미국과 일본의 경우 섬유, 시트 제품의 생산비율이 비슷하게 높았으며 시트의 두 가지 제품 군이 전체의 80%을 차지할 정도로 높은 것으로 집계되었다. 시트의 제품 생산 시 고점도의 페트 플레이크를 요구하므로 상대적으로 신제품 대비, 미국 일본 대비 국내 페트 플레이크의 품질이 떨어지는 것으로 판단된다.
- 8은 이물질 시험결과로써 무색 플레이크 a) 6,624 ppm, b) 561 ppm, c) 28,072 ppm, 갈색 플레이크 d) 14,440 ppm, e) 4,053 ppm, f) 86,668 ppm으로 측정되었으며 전체 76개의 샘플의 이물질의 함량은 0~20%로 넓게 분포되어 있었다. 세척횟수가 상대적으로 낮은 갈색 플레이크에서 대체로 높은 이물질 함량을 보였으며 이물질은 대부분 라벨류, 금속, 담배필터 등으로 다양하였다. 대부분의 샘플에서 PVC는 검출되지 않음에 따라 적극적인 PVC 포장재의 사용규제로 인한 개선 효과로 판단된다.
- 분쇄과정 후 온수세척, 탈수 이후 업체에 따라 추가적인 라벨제거나 온수세척의 단계가 포함되기도 한다. 재활용 공정 현황은 Fig. 4과 같이 색상선별 제품에 따라 차이를 보였으며 무색의 경우 좀더 많은 횟수의 선별, 세척, 헹굼의 과정을 거치는데 무색 플레이크(시트용)의 경우 가장 다수의 세척, 선별 과정을 거침에 따라 이물질의 함량이 품질에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 반면에, 유색, 잡색 제품의 경우는 상대적으로 소수의 공정으로 처리되고 있고 이로 인해 최종 제품에도 다수의 이물 및 오취가 발생한다.
- 본 연구에서는 페트 플레이크의 시장과 품질 현황에 대한 조사를 진행하였다. 페트 플레이크 생산업체는 4종의 제품을 세척도에 따른 등급으로 나누고 업체별 자체적인 품질기준으로 관리하고 있는 것으로 파악되었다. 이에 국외 플레이크 사용현황과 시험표준을 조사하여 품질관리 항목과 시험방법을 도출하였으며 21개 업체의 76개 제품을 시험하였다.
후속연구
- 향후 국내 페트 플레이크의 품질개선을 위해서는 생산업체의 상기의 품질기준에 따른 품질관리의 지속적인 노력 필요하며 그 외 분리배출·수거, 선별·유통 등의 전순환과정에서의 협력이 수반되어야 한다. 따라서, 전순환과정 평가방법 흐름8)에 대한 연구가 진행 중이며 이 외에도 화학적 재활용의 가능성 검토와 재활용 공정 개선 등 재활용 효율 향상을 위한 추가적 연구가 필요하다.
- 시험결과에 따라 최종 4개의 평가 항목을 선정하였으며 이 시험방법을 「플라스틱-재활용 플라스틱-폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 병 재생재료의 시험방법」9)으로 국가표준화 할 예정으로 차후 페트 플레이크 관련 업체는 시험방법 표준에 근거하여 품질관리 및 품질개선을 할 수 있을 것이다. 또한, 재질·구조 기준 개선에 따라 포장재 설계 단계에서 재활용성이 고려되고 품질개선이 수반된다면 자원순환이 가능한 포장재의 생산이 촉진될 것으로 보인다. 앞으로 지속적인 전순환과정 재활용율의 향상을 위해서는 품질관리 외 단계별 재활용 공정과 품질 상관관계에 대한 이해와 추가적 보완 및 발전이 필요한 단계이다.
- 이에 국외 플레이크 사용현황과 시험표준을 조사하여 품질관리 항목과 시험방법을 도출하였으며 21개 업체의 76개 제품을 시험하였다. 시험결과에 따라 최종 4개의 평가 항목을 선정하였으며 이 시험방법을 「플라스틱-재활용 플라스틱-폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 병 재생재료의 시험방법」9)으로 국가표준화 할 예정으로 차후 페트 플레이크 관련 업체는 시험방법 표준에 근거하여 품질관리 및 품질개선을 할 수 있을 것이다. 또한, 재질·구조 기준 개선에 따라 포장재 설계 단계에서 재활용성이 고려되고 품질개선이 수반된다면 자원순환이 가능한 포장재의 생산이 촉진될 것으로 보인다.
- 또한, 재질·구조 기준 개선에 따라 포장재 설계 단계에서 재활용성이 고려되고 품질개선이 수반된다면 자원순환이 가능한 포장재의 생산이 촉진될 것으로 보인다. 앞으로 지속적인 전순환과정 재활용율의 향상을 위해서는 품질관리 외 단계별 재활용 공정과 품질 상관관계에 대한 이해와 추가적 보완 및 발전이 필요한 단계이다.
- 향후 국내 페트 플레이크의 품질개선을 위해서는 생산업체의 상기의 품질기준에 따른 품질관리의 지속적인 노력 필요하며 그 외 분리배출·수거, 선별·유통 등의 전순환과정에서의 협력이 수반되어야 한다.
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