[논문]폐PET 병을 잔골재로 재활용 위한 기술

김용직

doi:10.14190/mrcr.2021.16.1.023

초록이 없습니다.

표/그림 (7)

그림 그림 1. 폐 PET를 활용한 잔골재 제조 순서
그림 그림 2. WPLA의 입형
표 [표 1] 골재의 물리적 특성
그림 그림 3. WPLA 대체율에 따른 입도분포
그림 그림 5. WPLA 대체율에 따른 모르타르의 압축강도
그림 그림 4. WPLA 대체율에 따른 모르타르의 flow
그림 그림 6. WPLA 대체율에 따른 모르타르의 흡수특성

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제안 방법

폐 PET병을 활용한 잔골재(WPLA) 제조는 <그림 1>과 같다. 제조 순서는 폐 PET병을 5∼10 mm 범위의 사각형 형태로 절단하고 폐 PET병 중량의 15 % 정도의 잔골재를 함께 혼합기에 투입 후 온도를 250도로 유지하고 30∼50 rpm으로 최소 5분 이상 회전 시켜 제조한 후 공냉 방식으로 냉각 후 0.15 mm 체로 분리하는 단계를 거처 제조한다. <그림 2>는 제조된 골재의 입형을 나타낸 것이다.

성능/효과

또한 WPLA는 5∼15 mm의 단 입도로 제조되므로 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위해서는 WPLA 를 일반 잔골재와 혼합하여 입도를 조정할 필요가 있을 것이다. WPLA를 혼합한 모르타르의 플로우 값은 WPLA의 치환률이 증가함에 따라 비례적으로 증가하였으며, 단위면적당 수분 흡수량은 WPLA의 치환률 20 %의 경우 WPLA를 사용하지 않은 경우와 비교하여 낮은 수분 흡수량을 보였다. 또한, 모르타르의 압축강도는 WPLA의 혼합률이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
<그림 5>는 모르타르의 재령별 압축강도 시험 결과를 정리한 것이다. WPLA의 대체율이 증가함에 따라서 재령별 압축강도는 비례적으로 감소하였다. 그리고 단위면적 당수분 흡수량을 정리한 것이 <그림 6>이다.
<그림 3>은 WPLA의입도를 조정하기 위하여 WPLA를 강모래에 0, 25, 50 및 70 % 대체하여 입도분포를 정리한 것이다. 그 결과 WPLA를 25% 대체한 경우 표준입도 분포를 만족하였고, 50 % 대체한 경우는 표준입도 분포에 근접하는 결과를 보였다. <그림 4>는모르타르의 flow 시험결과를 정리한 것이다.
그리고 단위면적 당수분 흡수량을 정리한 것이 <그림 6>이다. 그 결과 WPLA의대체율이 40 및 60 % 에서 WPLA를 혼합하지 않은 모르타르보다 큰 값을 보였다.
WPLA를 혼합한 모르타르의 플로우 값은 WPLA의 치환률이 증가함에 따라 비례적으로 증가하였으며, 단위면적당 수분 흡수량은 WPLA의 치환률 20 %의 경우 WPLA를 사용하지 않은 경우와 비교하여 낮은 수분 흡수량을 보였다. 또한, 모르타르의 압축강도는 WPLA의 혼합률이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 향후 이러한 결과를 바탕으로 건설용 잔골재로서 사용하기 위해서는 적극적인 연구 및 개발이 필요할 것으로 생각된다.
폐 PET병으로 제조한 잔골재의 품질 검토 결과 밀도는 1.39 g/cm³로서 강모래와 비교하여 약 47 % 작았으며, 흡수율은 0 %로서 흡수율이 큰 일반 경량골재의 단점을 보완할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 WPLA는 5∼15 mm의 단 입도로 제조되므로 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위해서는 WPLA 를 일반 잔골재와 혼합하여 입도를 조정할 필요가 있을 것이다.

후속연구

국내는 2020년 5월에 자원 순환기본법이 시행되었다. 따라서 재활용 가능한 PET병을 콘크리트의 원자재인 잔골재로 활용한다면 폐 PET 병의 재활용률을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
콘크리트용 잔골재로 활용하기 위해서는 기준에 적합한 입도를 가져야한다. 이를 위해서는 폐 PET 병 조각의 크기를 좀더 작게 분쇄하거나 강모래와 적절히 조합하여 사용하는 것이 적합할 것으로 사료된다. <그림 3>은 WPLA의입도를 조정하기 위하여 WPLA를 강모래에 0, 25, 50 및 70 % 대체하여 입도분포를 정리한 것이다.
또한, 모르타르의 압축강도는 WPLA의 혼합률이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 향후 이러한 결과를 바탕으로 건설용 잔골재로서 사용하기 위해서는 적극적인 연구 및 개발이 필요할 것으로 생각된다.

참고문헌 (5)

플라스틱코리아, "제42회 극동플라스틱업계회의 - 한국, 일본, 대만 3국의 폐플라스틱 재활용 동향", (2017)
최연왕, 문대중, 정문영, 조선규, "폐 PET 병을 경량콘크리트용 잔골재로 재활용하기 위한 실험적 연구", 한국콘크리트학회논문집, Vol. 16, No. 1, pp. 79-87 (2004)

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Y Choi, D Moon, Y Kim and M Lachemi, "Characteristics of mortar and concrete containing fine aggregate manufactured from recycled waste polyethylene terephthalate bottles", Construction and Building Materials 23, pp. 2829-2835 (2009)

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Y Choi, Y Kim, H Shin and H Moon, "An experimental research on the fluidity and mechanical properties of high-strength lightweight self-com pacting concrete", Cement and Concrete Research 36, pp. 1595-1602 (2006)

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Y Kim, Y Choi and M Lachemi, "Characteristics of self-consolidating concrete using two types of lightweight coarse aggregates", Construction and Building Materials 24, pp. 11-16 (2010)

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