[논문]폐전선 피복플라스틱 재활용을 위한 PVC, Rubber의 하전특성 연구

전호석; 박철현; 김병곤; 박재구

문제 정의

본 연구에서는 마찰하전형 정전선별법을 이용하여 폐전선 PVC와 Rubber의 재질분리를 위한 하전특성 실험을 수행하였다. 먼저 재질의 일함수 값 차를 이용하여 PVC와 Rubber 재질의 하전량을 최적화할 수 있는 하전 물질, 시료의 혼합상태, 공기주입속도, 상대습도 등에 따른 하전특성을 관찰하였으며, 하전된 시료를 고전압의 전극 판으로 편향시킬 수 있는 전 극의 전압 세기, 선별효율을 높일 수 있는 분리대 위치에 따른 분리 특성 실험을 수행하였다.

제안 방법

마찰하전형 정전선별 실험을 수행하여 PVC와 Rubber 시료의 하전량을 최적화할 수 있는 하전 물질, 시료의 혼합상태, 공기량, 상대습도 등의 하전 특성 조건과 하전된 시료를 고전압의 전극 판으로 편향시킬 수 있는 전극의 전압 세기, 분리대 위치에 따른 분리 특성 조건을 조사하였다. 하전 장치의 재질에 따른 PVC와 Rubber의 하전 특성은 PVC 재질에 비해 PP 재질를 사용할시 더 효과적이었다.
본 연구에서는 마찰하전형 정전선별법을 이용하여 폐전선 PVC와 Rubber의 재질분리를 위한 하전특성 실험을 수행하였다. 먼저 재질의 일함수 값 차를 이용하여 PVC와 Rubber 재질의 하전량을 최적화할 수 있는 하전 물질, 시료의 혼합상태, 공기주입속도, 상대습도 등에 따른 하전특성을 관찰하였으며, 하전된 시료를 고전압의 전극 판으로 편향시킬 수 있는 전 극의 전압 세기, 선별효율을 높일 수 있는 분리대 위치에 따른 분리 특성 실험을 수행하였다.
본 연구에서는 폐전선 피복 플라스틱의 재활용을 위해 마찰하전형 정전 선별법을 이용하여 PVC와 rubber의 재질분리 실험을 수행하였다. 하전물질의 종류에 따른 실험 결과 PVC 와 Rubber의 중간일함수 값을 갖고 있는 PP 재질이 가장 효과적이었으며, 단일 시료보다 PVC와 Rubber의 혼합조건에서 더 높은 하전 값을 나타내었다.
본 연구에 사용된 시료는 구리가 제거된 PVC, Rubber 혼합 폐전선 플라스틱으로, 구리의 제거를 위해 10m 이하로 제조된 시료이다. 본 연구의 실험 방법은 PVC와 Rubber 혼합시료를 Cutting Mill을 이용하여 4mm 이하로 제조한 다음, PP 재질의 원통형 하전 장치로 혼합시료를 공기와 함께 투입하여 마찰과 충돌을 시켜 일함수 값의 차이에 따라 각각 반대로 하전 시켰다. 이때 각각 반대로 하전된 PVC와 Rubber는 높은 전류가 흐르는 전기장을 통과하면서 분리가 이루어지게 된다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 시료는 구리가 제거된 PVC, Rubber 혼합 폐전선 플라스틱으로, 구리의 제거를 위해 10m 이하로 제조된 시료이다. 본 연구의 실험 방법은 PVC와 Rubber 혼합시료를 Cutting Mill을 이용하여 4mm 이하로 제조한 다음, PP 재질의 원통형 하전 장치로 혼합시료를 공기와 함께 투입하여 마찰과 충돌을 시켜 일함수 값의 차이에 따라 각각 반대로 하전 시켰다.

성능/효과

단일 시료와 혼합시료의 하전 특성은 동일 조건의 공기량에서 PVC와 Rubber 각각의 단일 시료에 비해 PVC와 Rubber의 혼합 시료가 하전 장치뿐만 아니라 혼합된 두 시료 간에도 충돌이 이루어져 더 높은 하전량 값을 나타내었다. 공기량은 시료의 하전 및 하전된 시료를 전기장으로 이동시키는 주요 변수로써, 공기량 증가에 따라 하전 장치와 시료 간의 마찰 및 충돌회수가 증가하여 하전량을 높일 수 있었으며, 상대 습도가 낮아지면 하전량이 크게 증가되어 상대습도가 시료의 하전량에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 하전 장치에 의해 Positivee.
단일 시료와 혼합시료의 하전 특성은 동일 조건의 공기량에서 PVC와 Rubber 각각의 단일 시료에 비해 PVC와 Rubber의 혼합 시료가 하전 장치뿐만 아니라 혼합된 두 시료 간에도 충돌이 이루어져 더 높은 하전량 값을 나타내었다. 공기량은 시료의 하전 및 하전된 시료를 전기장으로 이동시키는 주요 변수로써, 공기량 증가에 따라 하전 장치와 시료 간의 마찰 및 충돌회수가 증가하여 하전량을 높일 수 있었으며, 상대 습도가 낮아지면 하전량이 크게 증가되어 상대습도가 시료의 하전량에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
28m/s 이상 그리고 상대 습도는 40% 이하의 조건에서 입자의 높은 하전량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 분리특성 실험 결과 전압세기가 25kV 이상 그리고 분리대의 위치는 전기장의 중앙(0)으로부터 Negative 전극으로 -1cm 이동한 지점으로, 이때 PVC의 품위와 회수율을 각각 99.5%와 95%인 결과를 얻었다.
마찰하전형 정전선별 실험을 수행하여 PVC와 Rubber 시료의 하전량을 최적화할 수 있는 하전 물질, 시료의 혼합상태, 공기량, 상대습도 등의 하전 특성 조건과 하전된 시료를 고전압의 전극 판으로 편향시킬 수 있는 전극의 전압 세기, 분리대 위치에 따른 분리 특성 조건을 조사하였다. 하전 장치의 재질에 따른 PVC와 Rubber의 하전 특성은 PVC 재질에 비해 PP 재질를 사용할시 더 효과적이었다. 이는 PP 재질의 일함수 값이 3.
하전물질의 종류에 따른 실험 결과 PVC 와 Rubber의 중간일함수 값을 갖고 있는 PP 재질이 가장 효과적이었으며, 단일 시료보다 PVC와 Rubber의 혼합조건에서 더 높은 하전 값을 나타내었다. 하전 특성 실험 결과 공기량은 10.28m/s 이상 그리고 상대 습도는 40% 이하의 조건에서 입자의 높은 하전량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 분리특성 실험 결과 전압세기가 25kV 이상 그리고 분리대의 위치는 전기장의 중앙(0)으로부터 Negative 전극으로 -1cm 이동한 지점으로, 이때 PVC의 품위와 회수율을 각각 99.
5%와 95%를 나타내었다. 하전된 PVC와 Rubber 입자가 전기장 내를 통과하여 각각 분리될 때 입자의 하전 상태와 중력에 의한 낙하속도에 따라 낙하지 점이 달라지는데, PVC의 품위와 회수율을 고려하여 최적 분리대의 위치는 전기장의 가운데(0)에서 Negative 전극으로 Tcm 이동한 지점이 가장 효과적이었다.
하전 장치에 의해 Positivee. 하전된 Rubber 입자와 Negative로 하전된 PVC 입자가 전기장 내에서 반대 전극으로 편향되는 전극의 전압 세기 변화실험에서 전압 세기가 높아질수록 PVC의 품위와 회수율이 증가되어, 전극의 전압 세기가 25kV 이상에서 품위와 회수율이 각각 99.5%와 95%를 나타내었다. 하전된 PVC와 Rubber 입자가 전기장 내를 통과하여 각각 분리될 때 입자의 하전 상태와 중력에 의한 낙하속도에 따라 낙하지 점이 달라지는데, PVC의 품위와 회수율을 고려하여 최적 분리대의 위치는 전기장의 가운데(0)에서 Negative 전극으로 Tcm 이동한 지점이 가장 효과적이었다.
본 연구에서는 폐전선 피복 플라스틱의 재활용을 위해 마찰하전형 정전 선별법을 이용하여 PVC와 rubber의 재질분리 실험을 수행하였다. 하전물질의 종류에 따른 실험 결과 PVC 와 Rubber의 중간일함수 값을 갖고 있는 PP 재질이 가장 효과적이었으며, 단일 시료보다 PVC와 Rubber의 혼합조건에서 더 높은 하전 값을 나타내었다. 하전 특성 실험 결과 공기량은 10.

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