보고서 정보
주관연구기관 |
수원대학교 The University of SuWon |
연구책임자 |
최우진
|
참여연구자 |
정찬교
,
오성권
,
배재흠
,
권영식
,
이항윤
,
김욱동
,
백정열
,
이영현
,
윤민재
,
박효숙
,
김기덕
,
연응진
,
강석환
,
김정하
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-05 |
주관부처 |
환경부 Ministry of Environment |
등록번호 |
TRKO201800001135 |
DB 구축일자 |
2019-04-20
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키워드 |
재활용 폐자원.자동선별.재활용.전처리.recyclable.automatic sorting.recycling.pretreatment.
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초록
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개발 목적 및 필요성
현재 생활계에서 분리배출되는 재활용 대상 폐자원의 경우 지역별, 계절별로 물리적 성상 차이가 클 뿐만 아니라 지자체별 수거형태의 다양화 등으로 인하여 기존 재활용 선별장에서 종합적인 자동선벌시스템의 적용이 매우 어려운 실정이다. 경기도 A시의 경우 하루 투입되는 재활용대상 폐자원 중 실제 회수되는 양은 약 40-50%에 불과하며 따라서, 잔류물로 배출되는 40-45% 이상이 소각 또는 매립되고 있다. 따라서, 기존 재활용 선별장의 운영개선을 위해서는 이물질을 사전에 철저히 분리제거 시킬 수 있는 전처리 장
개발 목적 및 필요성
현재 생활계에서 분리배출되는 재활용 대상 폐자원의 경우 지역별, 계절별로 물리적 성상 차이가 클 뿐만 아니라 지자체별 수거형태의 다양화 등으로 인하여 기존 재활용 선별장에서 종합적인 자동선벌시스템의 적용이 매우 어려운 실정이다. 경기도 A시의 경우 하루 투입되는 재활용대상 폐자원 중 실제 회수되는 양은 약 40-50%에 불과하며 따라서, 잔류물로 배출되는 40-45% 이상이 소각 또는 매립되고 있다. 따라서, 기존 재활용 선별장의 운영개선을 위해서는 이물질을 사전에 철저히 분리제거 시킬 수 있는 전처리 장비의 개발 및 현장적용 없이는 향후 대규모 자동화 시설의 설치운영이 어려울 것으로 판단된다. 본 연구에서는 가정에서 배출되는 재활용대상 폐자원으로부터 이물질(음식물등 유기물, 대형 폐기물)의 사전제거를 위한 전처리장치의 개발 및 현재 인력에 의존하고 있는 재활용 선별장에 대한 자동화 시스템 구축을 통하여 현장적용을 위한 시스템 개발이 본 연구의 최종목표이다.
연구개발 결과
본 연구에서는 재활용선별장에 반입되는 재활용 대상 폐자원에서 선별공정 전·후에 이물질 등의 효율적 제거와 후단 선별공정에서 선별효율을 개선하기 위한 전처리 장치에 대한 요소기술개발 및 전처리 장치 5종에 대한 설계 및 시작품의 제작, 시험가동을 수행하였다.
본 과제 1차년도에는 유기성 이물질 등의 제거가 가능한 다이나믹 선별기, Film splitter 및 정량공급장치 등 3종의 전처리 장치를 제작하였으며, 2차년도에는 파봉기, 삼원바중선별기 등을 제작하였으며 또한, 기존 색상선별기를 보완, 개선시킨 Color Sorting 선별기 등 3종의 시작품 제작을 완료하였음. 또한, 제작된 전처리 장비의 성능평가를 위하여 재활용 대상 폐자원 시료를 이용하여 현장 적용성 실험을 수행하였음. 다이나믹 선별기의 경우 폐자원에 함유된 유기물 등 재활용이 어려운 폐기물을 우선 분리선별하여 제거함으로서 후단 선별공정의 선별효율 향상에 기여함을 확인하였음. 다이나믹 선별기의 경우 30mm 스크린을 적용하여 실험한 경우 유기물 등 이물질의 대부분이 효울적으로 제거되었으며, 제거된 회수물 중 병뚜껑, 야쿠르트병 등과 같은 재활용가능 물질이 약 0.5~0.6% 포함되어, 재활용 가능 품목의 회수율 증가에 크게 기여하였음. 또한, 본 연구에서는 기존 재활용선별장의 재활용대상 폐자원에 대한 물리적 성상조사와 기존 선별장의 성능조사 등을 추가로 수행하였음.
본 연구과제에서 수행된 실험결과를 요약하면 다음과 같음.
- 재활용 선별시설에 반입되는 폐기물은 비닐봉투나 마대자루에 담겨져 반입되는데 선별시설을 자동화 할 경우 담겨져 있는 폐기물에 대한 파봉장치의 도입이 필요할 것으로 판단된다.
- 플라스틱류 시료의 구성비를 보면 200mm와 150mm초과에서 플라스틱 중 혼합플라스틱에 대한 비율이 높았으며, 혼합플라스틱은 플라스틱의 자동선별장치인 광학선별장치의 적용에 어려움을 줄 수 있기 때문에 상대적으로 크기가 큰 폐기물은 미리 제거하여 선별장치에 투입하는 방법이 고려되어야 할 것으로 판단된다.
- 플라스틱류 시료에 대한 성상분석 결과 재활용 폐기물이 약 98.38%, 비재활용 폐기물은 0.62%로 재활용 폐기물 비율이 월등히 높았으며, 특히 재활용 폐기물 중 플라스틱류의 비율이 가장 높았으며, 또한 이중 PET 재질이 가장 많이 분포 되어 있다. PET 용기류 중 음식물이나 물이 들어 있어 선별장치에 영향을 줄 수 있는 특이사항도 7.32%에 달하였다.
-유리병류를 색깔별로 분류하였을 때 투명과 청록색 비율이 높고, 크기별 구분 결과 투명과 갈색병의 경우는 소(小)크기의 병이 많이 분포되어있다. 유리병류는 비중이 무겁고 파손으로 인하여 취급과 저장이 용이하지 않기 때문에 플라스틱류와 혼합하여 분류하는 것보다 우선적으로 별도 분류하고, 파손으로 인하여 인력에 의한 수선별시 부상의 위험이 있으며, 또한 선별효율 등도 크게 저하될 수 있기 때문에 자동선별시스템의 도입이 필요한 것으로 판단된다.
- 재활용 선별시설의 단위공정 구성 시 반입되는 폐기물의 특성은 선별장치를 설치 할 때 가장 중요하다. 특히, 폐기물의 크기별 성상분석을 통해 폐자원 전처리장치 구성에 대한 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.
공정·제품 사진 및 도면
ㆍ 다이나믹 선별기는 '공급컨베이어'에서 이송된 재활용자원을 경사 탄도를 이용한 진동으로 이동시키면서 Paddle에 장착된 스크린을 통하여 잔재물을 분리하고, 1차 수선별 및 자동선별 컨베이어로 정량공급 및 선별작업이 용이한 상태로 이송하기 위한 용도로 제작
(경기도 G시 선별창 현장적용결과 이물질 제거효율 97% 이상 달성)
ㆍ 본 연구과제에서는 기존 재활용 선별장의 선별효율 개선을 위한 자동화 선별공정(안)을 제시하였음
- 향후 재활용선별장에서 재활용가능 폐자원의 회수율을 최대한 높이기 위해서는 선별공정 투입 전 파봉, 조대폐기물의 분리제거, 재활용대상 폐자원의 물성별 분리분산, 재활용이 어려운 폐기물의 최대한 분리제거가 이루어질 수 있는 기계장치의 개발 및 현장적용이 요망됨.
- 현재 재활용가능 폐자원의 약 50-60% 미만 만이 회수되고 나머지는 매립·소각되고 있으나 제시된 자동화 공정이 성공적으로 현장에 적용될 경우 회수율 90%이상 달성이 가능할 것임.
- 다음은 기존 재활용선별장에 대한 종합적인 자동화 선별공정을 제안한 것임.
성능사양 및 기술개발 수준
ㆍ 본 연구과제에서는 전처리장치 5종에 대한 설계 및 시작품 제작을 완료하였음. 개발된 장치는 재활용선별장에 반입되는 재활용대상 폐자원에서 선별공정 적용 전·후에 이물질 등의 효율적 제거와 후단 선벌공정에서 선별효율을 개선하기 위해 전처리 장치의 요소기술이 개발되었음. 본 연구에서 제작된 전처리 장치의 경우 현장적용이 가능하도록 규격 및 사양이 설계되었음. 다이나믹 선별기의 경우 Ballistic screen type 으로 제작되어 시간당 처리용량이 12.5 톤에 이르고 있으며, 파봉기의 경우도 처리용량이 2.0ton/hr 이상으로 설계되었음. 이들 장치에 대한 성능평가결과 다이나믹 선별기의 경우 30mm 스크린을 적용했을시 이물질제거 효율이 97.22%로 나타났으며, 파봉기의 경우 비닐봉투 및 마대의 파봉효율이 98.25%인 것으로 조사되었다.
활용계획
ㆍ 국내 232개 지자체 중 자동화시설을 일부 갖춘 선별장은 현재 20개 미만이며, 향후 선별장 시설의 자동화 구축은 지속적으로 증가 될 것으로 예상되고 있다. 본 기술개발 과제의 경우 관련기업체의 참여로 단기간 상용화(3년 이내) 및 향후 2년내 해외 수출이 이루어지도록 노력할 예정이다. 본 기술개발 과제의 경우 현재 해외에 대부분 의존하고 있는 전처리 장비의 개발에 주력하였으며, 개발된 단위장치에 대한 상용화 및 수출가능성을 체계적으로 검토하여 조기에 산업화가 이루어질 수 있도록 노력할 계획이다. 또한, 본 과제에서 개발된 60톤/일 규모의 자동화 선별시스템을 기반으로 80톤/일, 100톤/일 등 대용량 플랜트의 설계.제작기술을 표준화하여 Scale-up 기술 확보에도 활용할 예정이다.
주요성과
ㆍ 특허 : 출원(국내) 3건, 등록(국내) -건, 출원(국외) -건, 등록(국외) -건
ㆍ 논문 : SCI급 -건, 일반 -건
ㆍ 인증 : 신기술인증 -건, 신기술검증 -건
ㆍ 매출 : 국내매출 326백만원, 해외수출 -백만원
ㆍ 기타 성과 : 기술이전 2건, 석박사 인력배출 3명, 전시회 참가 2회, 국제협력 3건
(출처 : 요약서 3P)
Abstract
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IV. Outcomes
- In the present study, physical properties on recyclable items obtained from an MRFs are investigated to improve the recovery of valuables. The results of physical compositions based on the sizing tests are presented.
- The core technologies for pretreatment facilities are develo
IV. Outcomes
- In the present study, physical properties on recyclable items obtained from an MRFs are investigated to improve the recovery of valuables. The results of physical compositions based on the sizing tests are presented.
- The core technologies for pretreatment facilities are developed to remove impurities and non-recyclable items obtained from the households.
- The pretreatment equipments we developed include dynamic separator, film splitter, feeder for bag rupturing device, two-stage gravity separator and bag rupturing device with independent reduction gear for blade drums.
- The equipments we developed have been tested at actual MRFs sites to remove non-recyclables and impurities from the wastes for recycling and to improve the recovery of the valuables.
- In addition, some of the equipments we developed have been successfully operated at the several actual MRFs sites.
- In the present work, an automatic sorting system have been developed to enhance the recycling of the wastes. The main concept of the system we developed is as shown in Fig. 1.
- Based on this automatic sorting system, the recovery ratio of valuables could be obtained over 90% compared to the conventional hand sorting method(only upto 50%).
- In the present study, environmental and economic benefit based on the recycling are also evaluated to compared the conventional hand sorting method.
- Recycling helps reduce the greenhouse gas emissions that effect global climate. Recycling resulted in an annual savings of at least 25,900 tons of CO₂ eq.
- As a result of this work, fundamental information is now available for full-scale testing of the automatic sorting system. The system has proven to be one of the viable pretreatment and subsequent separation processes in recycling of the recyclable items and MSW.
- The system could be used in various applications, such as MBT(mechanical-biological treatment), ASR treatment, e-wastes, waste cables, waste plastics, etc.
(출처 : SUMMARY 11P)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약서 ... 3
- 요약문 ... 6
- SUMMARY ... 11
- 목차 ... 15
- 표목차 ... 16
- 그림목차 ... 18
- 제1장 서론 ... 21
- 제1절 연구개발 과제의 개요 ... 21
- 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 21
- 2. 연구개발 대상 기술의 차별성 ... 23
- 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 24
- 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 27
- 1. 연구개발의 최종목표 ... 27
- 2. 연도별 연구개발 목표 및 평가방법 ... 27
- 3. 연도별 추진체계 ... 28
- 제2장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 30
- 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 30
- 1. 자동 선별시스템 전처리 요소기술 및 장치 개발 ... 30
- 2. 재활용 선별장 현황파악 ... 63
- 3. 재활용 폐기물 성상분석 ... 70
- 4. 색상선별기술 조사 ... 97
- 5. 전처리 장비 성능 평가 ... 101
- 6. 환경성 평가 ... 115
- 7. 경제성 평가 ... 117
- 8. 기술의 가치 평가 ... 119
- 제2절 연구개발 결과 요약 ... 123
- 제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 127
- 제1절 연도별 연구개발 목표의 달성도 ... 127
- 제2절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 128
- 1. 기술적 측면 ... 128
- 2. 환경적 측면 ... 128
- 3. 경제적·산업적 측면 ... 129
- 4. 일자리 창출 측면 ... 129
- 제4장 연구개발 결과의 활용계획 ... 130
- 제1절 연구개발 결과의 활용계획 ... 130
- 제2절 연구개발 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 131
- 1. 관련기술의 국내·외 동향 ... 131
- 2. 관련기술의 시장규모 및 적용가능 분야 ... 132
- 3. 선진국 수준과의 비교 ... 132
- 4. 선진 재활용 시설 방문 ... 132
- 5. 유럽의 Recycling 관련 산업체 현장방문 ... 136
- 6. 연구인력 배출 현황 ... 139
- 7. 전시회 참가 ... 140
- 8. 국제협력 네트워크 구축 ... 142
- 9. 홍보실적 ... 142
- 10. 기술이전 실적 ... 144
- 제3절 연구개발 결과의 보안등급 ... 145
- 제4절 NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ... 146
- 제5장 참고문헌 ... 148
- 부록 ... 150
- 1. 수선별/일부 자동선별을 채택한 재활용 선별장의 공정도 ... 151
- 2. 선행기술 조사(전처리 장치) ... 154
- 3. 재활용 대상 반입 폐자원의 성상별 전처리 시스템 분석 ... 157
- 4. 기계제작 일반 시방서 ... 172
- 5. 1, 2차년도 시작품 기계 시방서 및 설계도면 ... 184
- 6. 시작품 사업화 추진 계획서 ... 233
- 끝페이지 ... 246
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