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PVC는 일반적인 용도로 파이프, 프로파일, 벽지 및 바닥재 등 우리 생활 주변에서 폭 넓게 사용 되고 있는 물질인데요. 특히 PVC 코팅 벽지의 경우, 재활용 기술 부족으로 인하여 재활용되지 못하고 있는 실정입니다. 이에 따라 한화솔루션은 PVC 폐자원 중 PVC 코팅 벽지에 대하여 기술개발 중에 있는데요. 오늘은 PVC 폐자원을 재활용하는 기술에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

 

PVC 폐자원 재활용 기술#필요성

 
PVC는 가소제, 열안정제, 충진재 등 다양한 첨가제들과 잘 섞이는 특징에 따라 창틀, 파이프 등 경질제품부터 전선 피복재, 완구류, 바닥재, 식품용 비닐제품 등의 연질제품까지 다양한데요. 폭넓은 용도로 사용된다는 측면에서는 활용도가 높지만, 재활용 측면에서 볼 때 다른 소재가 혼합되어 있는 경우 재활용이 어려워 폐기 또는 소각되고 있습니다.

 

특히 PE와 PVC 필름이 접착되어 있는 제품의 경우 분리가 용이하지 않아 대부분 폐기처리 되고 있는데요. PVC 재활용 기술이 개발되면 소각이나 매립 등 폐기물 처리에 따른 환경오염을 줄이고 부족한 석유자원을 순환시킬 수 있다는 점에서 꼭 필요한 기술이라고 할 수 있습니다.

 

 

PVC 폐자원 #재활용 기술

 

▲재활용 플라스틱 펠렛(출처: Plastic Pallet Pros)

 

보통 플라스틱 폐자원은 단순한 재가공에 의한 ‘기계적 재활용(Mechanical or Material Recycling)’, 화학원료나 연료로 사용하는 ‘화학적 재활용(Chemical Recycling)’, 그리고 에너지 회수를 위한 에너지 재활용(Energetic Recycling)으로 재활용 되는데요.

 

 
화학적 재활용 이미지(출처: nature.com)

 

‘기계적 재활용’은 플라스틱 펠렛으로 변환시켜 사출, 압출, 압축성형 등의 가공공정을 통해 새로운 제품을 만드는 방법입니다. ‘화학적 재활용’은 열, 첨가제, 촉매 등을 이용해 폐 플라스틱을 중합공정 또는 다른 석유화학공정이나 연료에 적합한 저 분자 화학물질로 변환시키는 방법인데요. 크래킹, 가스화, 수소첨가, 열분해 등의 과정으로 진행됩니다. ‘에너지 재활용’은 고형 연료로 제조하여 소각해 여기에서 열에너지를 회수 하는 방법입니다.

 

PVC 폐자원의 재활용 또한 일반 플라스틱과 마찬가지로 기계적, 화학적 그리고 에너지 재활용 각각을 적용한 다각적인 접근방식이 세계적으로 시도되고 있습니다.

 

하지만 PVC 폐자원은 열 안정성이 불량하고, 다종, 다량의 첨가제로 인한 환경오염문제, 연소 시 독성물질이 발생, 주로 다른 물질과 섞여 있는 형태로 되어 있어 분리가 어렵다는 점에서 다른 플라스틱 재활용보다 더 어려운 수지입니다. 따라서 더욱 진보된 형태의 재활용 기술이 요구된다고 할 수 있습니다.

 

 

PVC 폐자원 활용기술 #해외사례

Vinyloop 공정 프로세스(출처: Vinyloop)

 

PVC는 특정용매에 대해 높은 용해성을 지니고 있는데요. 이런 PVC 특성을 이용하여 특정용매를 사용해 완전히 용해하여 PVC에 섞여 있는 다른 혼합물들의 분류가 가능합니다. 대표적인 기술이 독일 Solvay plastics사의 ‘Vinyloop’ 공정인데요. 전선과 타포린 재활용을 위해 MEK(Methyl Ethyl Ketone) 용매를 사용해 가소제가 잔존하는 r-PVC 컴파운드를 생산했지만 환경규제강화에 따라 2018년 공장가동이 중단됐습니다.

 

폐PVC 창호(출처: pvc.org)


또한 PVC에 섞인 제품들의 밀도차이를 이용한 분리공정도 개발됐는데요. 프랑스 Geon사는 PE, PP, PET, PC 등이 포함된 PVC 병 속에서 질산칼슘(calcium citrate) 수용액을 이용해 다른 수지와의 밀도 차이를 이용한 분리공정을 개발했으며, 독일의 Hoechst사는 PVC 포장용 필름 스크랩을 분쇄, 세척 등의 공정 후 밀도가 다른 용액과 hydrocyclone의 결합 구조 장치를 이용하여 밀도 차이로 분리하여 연질 PVC 필름을 재활용하는 공정으로 최종 생산품으로 순수한 PVC 파우더를 얻을 수 있었습니다.

 

 

#PVC 벽지 재활용 기술

 
우리 집안에 흔히 사용되고 있는 실크벽지는 PVC가 코팅된 ‘PVC벽지’인데요. PVC벽지는 펄프가 주성분으로 재활용이 가능한 PVC 함량이 적을 뿐만 아니라, 재활용 기술 또한 부재하여 폐기되고 있습니다. PVC벽지 속 PVC를 재활용하기 위해서는 PVC와 펄프의 분리기술 및 가소제, 첨가제 제거 기술개발이 필요한데요. 특히 가소제의 경우 PVC resin과의 물리적 결합으로 인해 제거가 어렵습니다.

 

화솔루션 연구소에서는 이에 선택적 용매 추출기술을 적용해 PVC resin과 가소제를 분리하는 연구를 진행하고 있는데요. 선택적 용매 추출은 용해도 차이를 이용해 특정 성분을 추출하는 기술입니다.

 

PVC 재활용기술이 상용화된다면 플라스틱 쓰레기 양을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐 아니라, 매립과 소각에 따른 환경오염물질 배출감소를 통해 환경을 보호할 수 있습니다. 한화솔루션은 앞으로도 다양한 플라스틱 재활용 기술연구개발을 통해 더욱 편리하고 안전하게 플라스틱 제품을 사용할 수 있도록 노력하겠습니다.

 


 

 

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Posted by 한화솔루션/케미칼

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