서론
전 세계의 플라스틱 사용량 은 지난 30년 이상 계속 증가하 고 있다. 특히 선진국에서 가구 당 플라스틱 소비량은 급격히 증가하였고, 폐플라스틱 발생 량도 상응하게 증가하였다. 국 내의 경우, 합성수지 생산량은 연간 천만톤으로 세계 생산량의 7%로 4위를 차지할 만큼 많은 양을 생산하 고 있고, 이중 약 50%는 국내에서 사용됨에 따라 해 마다 발생되는 폐플라스틱 양 또한 증가하여 최근 발 생량은 연간 약 400만톤으로 조사되었다. 폐플라스틱 양의 증가는 사회적 문제로 대두되어 필히 처리해야 되는데, 발생 폐플라스틱 형태가 다양하게 배출됨에 따라 우선 처리 방법인 재활용에 많은 장애를 야기하 기 때문에 효과적인 처리 방법을 개발해야 한다. 폐플 라스틱을 쉽게 처리하는 방법은 매립이었지만 땅속에 서 분해하는데 수십년이 요구됨에 따라 많은 환경적 인 문제점를 야기하여 정부에서 정책적으로 억제를 하고 있고, 다음으로 쉽게 접근 가능한 소각 방법은 대기 오염 뿐만 아니라 다량의 슬러지 발생 등 환경 문제로 다수 민원이 발생하고 있다. 선진국인 서유럽 의 경우 90년대 말만 보아도 폐플라스틱의 재활용률 은 10%정도이고 많은 부분 매립하고 있었으나 최근 에 재활용 등 환경에 대한 관심이 커 관련 사업에 많 은 노력을 기울이고 있다.
현재 혼합 폐플라스틱의 효과적인 처리 방법은 크 게 세 가지를 들 수 있다. 첫 번째는 폐플라스틱을 깨
끗하게 처리하여 재활용하는 방법으로 우선시 하는 방법이다. 두 번째는 고부가가치의 유익한 원료로의 전환을 위한 화학적인 재활용 방법이다. 그리고 세 번 째로 탄화수소로 이루어진 폐플라스틱을 소각 등으로 에너지를 회수하는 방법이다. 물리적인 재활용 방법 은 폐플라스틱 중 일부는 가능하지만 많은 부분은 이 물질 포함 등에 따른 제품의 질 저하로 시장성이 낮은 경향이 있다. 다른 한편으로 소각에 의해 에너지를 회 수하는 방법은 염소 또는 질소 성분이 포함된 폐플라 스틱의 연소 과정에서 발생되는 대기의 유해 물질 배 출과 유해성 슬러지의 다량 발생 등 여러 문제점을 가 지고 있다. 따라서 생활계, 산업계 등에서 배출되는 폐 플라스틱은 철, 알루미늄 등의 이물질 제거와 플라스 틱 중에 PVC(polyvinyl chloride)와 PET(polyethy- leneterephthalate)를 제거하는 전처리가 잘 이루어진 다면 에너지 회수보다는 고유가 시대에 적합한 방법 으로 고부가가치 생산물인 대체 연료유 생산 등의 화 학적 재활용 방법이 좋은 대안이 되고 있다.
폐플라스틱의 재활용을 위한 몇 가지 전제 조건이 필요하다. 우선 폐플라스틱이 발생되는 가정, 사업장 등에서부터 분리 배출이 잘 이루어져야 한다. 예로써 독일처럼 배출 과정에서 폐플라스틱의 종류, 형태, 색 깔 등이 다양하게 분리 배출된다면 폐플라스틱 중에 많은 양이 물질 재활용이 됨에 따라 경제적, 환경적으 로 유리할 수 있다. 이를 위해서는 국민의 의식이 많 이 개선되어야 한다. 그러나 국내 사정은 점차 혼합 수거 체계로 진행됨에 따라 물질 재활용 비율은 낮아 질 여지가 많고 이의 재활용을 위해 분리 선별의 중요
성이 커져 관련 전처리 장치들에 대한 투자비가 많이 들 수 있다. 발생 폐플라스틱은 각 지자체 또는 위탁 기관 등에서 수집, 운반이 체계적으로 이루어지고, 이 를 개인 사업장 또는 지자체 사업장에서 체계적으로 분리 선별하는 전처리가 잘 이루어지거나 아니면 전 처리 공정이 크게 필요치 않는 저급 혼합 폐플라스틱 을 재활용할 수 있는 기술을 개발하여 폐플라스틱의 재활용률을 높일 수 있다. 이를 위해서는 정부 및 관 련 협회 그리고 사업체들 간의 유기적인 협조 체계와 일관성 있고 적극적인 정책 추진에 의해 폐플라스틱 의 재활용은 크게 개선될 것으로 판단된다.
혼합 폐플라스틱을 대상으로 한 재활용 방법으로 최 근에 각광을 받고 있는 열분해에 의한 대체 연료유 생산
방법은 오일 회수가 거의 80%정도로 높은 생산성을 보이고 있고, 타 공정에 비해 2차 환경오염이 작아 다 수 중소기업들에 의해 저급 기술이지만 소규모로 사 업화 되었거나 사업화가 진행 중에 있다. 더욱이 최근에 정부의 폐기물 처리에 따른 보조금 지급 등의 환경 문제 에 대한 높은 관심과 고유가에 의한 대체 에너지 사업 집중 투자 등으로 사업화 여건은 더욱 좋아지고 있다.
가연성 폐기물 처리 현황
[표 1]은 2004년 기준한 가연성 폐기물의 종류별 매립, 소각, 재활용 그리고 해양 투기에 대한 처리 현 황을 나타내고 있다.
[표 1]의 가연성 폐기물 전체 양을 보면 매립 및 소
생활폐기물 1,607 3,252 1,205 2,375 – – 4,293 12,731
사업장일반폐기물 – 33 14 386 673 173 230 1,509
매립 건설폐기물 – 120 285 305 – – 477 1,187
소 계 1,607 3,405 1,504 3,066 673 173 5,000 15,427
(23.9)
생활폐기물 541 2,426 1,151 1,518 – – 1,531 7,165
사업장일반폐기물 – 102 385 3,330 2,535 162 482 6,996
소각 건설폐기물 – 184 1,189 948 – – 617 2,937
소 계 541 2,712 2,725 5,796 2,535 162 2,630 17,098
(26.5)
생활폐기물 9,316 57 66 67 – – 37 9,543
사업장일반폐기물 – 326 451 1,623 5,836 1,734 185 10,155
재활용 건설폐기물 – 175 1,774 434 – – 513 2,896
소 계 9,316 558 2,291 2,124 5,836 1,734 735 22,594
(35.0)
생활폐기물 – – – – – – – –
해양 사업장일반폐기물 – – – – 9,248 138 35 9,422
투기 건설폐기물 – – – – – – – –
소 계 – – – – 9,248 138 35 9,422
(14.6) 총 처리량 11,464 6,674 6,519 10,985 18,293 2,206 8,401 64,541
처리 비율(%) 17.8 10.3 10.1 17.0 28.4 3.4 13.0 100.0
* 매립：23.9%, 소각：26.5%, 재활용：35.0%, 해양투기：14.6%
※ 참고자료：전국 폐기물 발생 및 처리현황(2004, 환경부, 국립환경연구소)
표 1. 국내 가연성 폐기물의 처리현황(2004년도) (단위 : 톤/일)
종류 음식물
종이류 나무류 폐합성
오니 동물성
기타 계
구분 채소류 수지 잔재물
각 처리량이 약 50%를 차지하고 있고, 재활용 35%, 해양 투기 약 15%로 구성하고 있다. 여기에서 매립 및 소각이 전체의 반정도이고 재활용도 높은 비율을 보이지만 재활용 항목을 자세히 보면 음식물 채소류 와 오니가 70%근처로 대부분을 차지하기 때문에 고 에너지로 전환 가능한 폐합성수지의 재활용 비율은 낮게 된다. 유화가 가능한 폐합성수지의 처리 현황은 [표 2]에 나타난 바와 같이 연간 약 400만톤인 거대한 발생량으로 자원화할 수 있는 좋은 대상 물질임을 알 수 있다. 이들의 처리 방법은 전체 중 소각이 50%이상 을 보이고 있고, 매립이 약 30%, 재활용이 20%이하로 낮았으며, 이 재활용 부분에서도 대부분이 사업장 폐 기물로 일상 생활계나 건설 폐기물의 재활용은 아주 낮아 고유가 시대에 고부가 가치 에너지를 얻기 위해 이들 부분에 대해 재활용 비율을 높일 필요가 있다.
국내 생산되는 플라스틱의 용도별 사용량을 [표 3]
에 제시하였다. 사용량의 분포를 보면 용도별로 고루 분포되어있고, 가장 많은 부분은 필림류로 연간 거의
100만톤(24.7%)을 차지하고 있다. 이는 사용 후 발생 되는 폐플라스틱에도 영향을 주는 것으로서 폐플라스 틱의 배출 형태가 다양함을 알 수 있다.
발생원별 폐플라스틱 중에 생활계 폐플라스틱은 이 물질이 많이 포함되어 있고 성분이 복잡한 혼합 플라 스틱 형태로 배출되어 재활용하는데 어려움이 있다.
예로써 [표 4]는 수도권의 대단위 아파트에서 발생되 는 폐플라스틱의 성분에 따른 구성비를 나타내고 있 다. 플라스틱 중에 5대 범용 플라스틱이 97%이상을 차지하고 있고, 이중 폴리올레핀계가 56%로 높은 비 율을 가진 것으로 혼합폐플라스틱으로 배출되는 폐플 라스틱을 대상으로 하는 유화는 큰 문제가 없을 것으 로 생각된다. 한편 유화에 어려움이 있는 PET는 물 질 재활용을 하거나 용매를 이용한 화학적 처리에 의 해 고부가 가치의 원료로의 회수가 가능한 것으로 전 체 중에 20%이상을 차지하고 있다.
생활 폐기물 2,375 (77.5)
매립 사업장 일반 폐기물 386 (12.6)
건설 폐기물 305 (9.9)
소 계 3,066 27.9(100)
생활 폐기물 1,518 (26.2)
소각 사업장 일반 폐기물 3,330 (57.5)
건설 폐기물 948 (16.4)
소 계 5,796 52.8(100)
생활 폐기물 67 (3.2)
재활용 사업장 일반 폐기물 1,623 (76.4)
건설 폐기물 434 (20.4)
소 계 2,124 19.3(100)
생활 폐기물 –
해양 사업장 일반 폐기물 –
투기 건설 폐기물 –
소 계 –
총계 10,985 100
표 2. 국내 폐합성수지 처리현황 (단위 : 톤/일)
종류 폐합성수지 계(%) 구분
필림류 931 24.7
산업용 594 15.7
레자류 450 11.9
강화 플라스틱 385 10.2
발포 제품류 325 8.6
파이프류 303 8.0
용기류 261 6.9
주방 및 위생용품 235 6.2
건축자재류 121 3.2
기타 174 4.6
표 3. 국내의 플라스틱 형태별 소비량(2000년) (단위:만톤)
용도 사용량(천톤) 비율(%)
PE 7,040g 30.2%
PP 6,080g 26.1%
PS 4,410g 18.9%
PET 5,180g 22.2%
기타 605g 2.6%
합계 23,315g 100%
표 4. 수도권지역 5개 아파트에서 발생되는 혼합 폐플 라스틱의 플라스틱 종류별 조성비
성분 수집량 구성 비율
폐플라스틱 재이용 방법
폐플라스틱 재이용 방법에 대한 분류는 [그림 1]에 나타내었다. 크게 분류하면 재사용과 재활용으로 분 류할 수 있는데, 본 내용에서는 재활용에 초점을 맞추 고 있다. 재활용은 다시 물리적 또는 화학적 처리에 의한 물질 회수방법과 단순 처리방법으로서 소각 등 에 의한 에너지 회수방법으로 나눌 수 있다.
앞에서 언급한 폐플라스틱 재활용의 대분류인 물리 적 회수, 화학적 회수 그리고 에너지 회수에 대한 구 체적인 방법과 이를 이용하여 생산하는 제품에 대해 [그림 2]에 나타내고 있다. 물리적 회수 방법은 단일
재질과 복합 재질로 구분된다. 단일 재질은 PE로 구 성된 농촌 폐비닐과 같은 경우로 간단한 전처리에 의 해 파이프나 정화조(PE) 제품, 섬유, 카펫트(PET) 제품 그리고 화분, 쓰레기통(PP) 같은 좀더 좋은 제 품을 생산할 수 있고, 복합 재질은 말뚝, 지주대, 단열 재 등의 제품을 생산할 수 있다.
화학적 회수 방법은 유화와 원료화로 구분된다. 최 근에 각광을 받고 있는 유화는 고분자 플라스틱을 용 융한 후 400℃정도에서 단순히 열분해하여 오일을 생 산하는 열분해 공정과, 저급 고분자 물질을 분해와 동 시에 생성물의 고급화를 위해 수소를 첨가하여 고급 유를 생산하는 수소화 공정, 그리고 열분해나 수소화 보다 상당히 고온처리로 생성물이 오일이 아닌 저분 자 가스인 가스화 공정으로 구분할 수 있다. 반면에 원료화는 대상 플라스틱이 유화의 복합 재질보다 단 순 재질로 유화보다는 고부가 가치 생성물을 얻을 수 있는 용매를 이용한 분해 반응으로 글리콜리시스와 메탄올리시스 공정 등을 생각할 수 있다.
에너지 회수 방법은 대상 폐기물이 플라스틱만인 RPF와 플라스틱뿐만 아니라 가연성 폐기물이 포함 된 RDF 그리고 분체로 구분된다. 이들 방법은 폐기
물리적 회수
화학적 회수
에너지 회수
단일재질
복합재질
유 화
원료화
각종 플라스틱제품 생산
복합 플라스틱제품 생산
파이프, 정화조(PE) 섬유, 카펫트(PET) 화분, 쓰레기통(PP)
말뚝, 지주대, 정화조, 목재대용품, 단열재, 골재, 건축재 등 열분해
수소화 가스화 가스분해 글리콜리시스 메탄올리시스
분 체 플라스틱만 사용(RPT)
가연성 쓰레기에 혼입(RDF) 제철소, 시멘트공장, 소각로, 발전소, 석회석 공장 등
그림 2. 폐플라스틱의 상세 재활용 방법.
재사용, (Reuse)
물리적 회수, (Physical Recovery) 물질회수,
(Material Recovery) 재이용,
(Reutilization)
재활용, (Recycling)
화학적 회수, (Chemical Recovery) 에너지회수,
(Energy Recovery)
그림 1. 폐플라스틱의 재이용 방법.
물을 간단하게 전처리한 후 일정한 크기로 만들어 운 반 및 투입 등을 용이하게 하여 제철소, 시멘트 공장, 소각로, 발전소 등의 에너지 연료로 사용함으로써 업 계의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
유화 공정
폐플라스틱의 유화 공정은 기본적으로 반응물인 플 라스틱에 포함된 이물질의 정도, 플라스틱의 종류(PE 계통, PS계통, PP계통, PET 일부 포함, PVC가 일부 포함 등)와 생성물의 특징(가솔린, 등유+경유, 또는 두 경유 모두 등) 등을 고려하여 각 단위 공정의 배치, 구조 및 공정의 유무 등을 결정하게 된다.
전체적인 공정 구성은 고점성 물질을 다루는 공정 이기 때문에 단순화된 공정이 유리하다. 또한 경제적 인 면에서 높은 생성물 수율과 저에너지 요구 공정도 중요하지만 가장 기본적인 연속적이고, 안정적인 운 전이 선행되어야 한다. 따라서 원료의 투입부터 최종 제품이 얻어지는 전 공정의 흐름이 원활하게 진행되 어야 한다.
일반적인 공정 구성은 [그림 3]에 나타난 바와 같 이 크게 주입부, 용융공정, 반응공정, 잔사유 처리공정 그리고 증류 공정으로 나눌 수 있다. 주입부는 전처리 된 원료의 이송이 연속적이거나 단계적일 수 있고, 이 송 과정에서 가열 여부에 따라 이송 장치의 구조가 결 정된다. 용융공정은 후단 공정의 연속성 부여와 원료
중에 포함된 PVC에서 발생되는 염화수소와 수분 제 거가 주 목적이 된다. 용융조의 형태는 스크류형, CSTR형, 로타리 킬른형 등이 있을 수 있고, 이의 가 열방식은 간접 또는 직접 가열로 구분된다. 분해 반응 공정은 CSTR, 로타리 킬른, 유동화 공정, Plug Flow Reactor, CSTR과 Plug Flow Reactor의 조합형 등 다양하다. 또한 촉매사용 유무에 따라 반응공정이 구 분되고, 촉매분해의 경우 반응물과 촉매를 동시에 투 입하여 분해하는 액상 분해반응과 열분해 후 나온 생 성물을 고정층 촉매 반응기를 통과하여 고급유를 생 산하는 기상 반응으로 구분할 수 있다. 잔사유 처리 공정은 분해 공정과 유사하지만 상대적으로 이물질 등에 의한 열약한 반응물로 장치 구조와 운전 조건을 상이하게 된다. 증류 공정은 크게 감압과 상압 공정으 로 구분되고, 생성물의 분류에 따라 공정의 복잡성이 결정되어진다. 또한 가스 생성물은 소각 또는 열원으 로 재사용되어질 수 있다.
열분해 유화공정에서 중요한 고려 사항은 첫 번째 로 수거된 폐플라스틱의 질이 낮기 때문에 열분해 공 정에 투입되기 전에 다단계 또는 단순 전처리 공정에 의해 이물질 및 유해 성분을 제거해야 한다. 전처리 공정들의 배치는 열분해 공정의 특징에 따라 결정되 어진다. 두 번째로 고형인 원료가 고점성 물질로의 전 환과 이들이 고부가 가치의 액상 최종 제품으로 전환 인 단계적인 분해 반응이 안정적, 연속적으로 이루어
원료
전처리 투입 용융
가열
반응 증류 제품
잔사유
처리 잔류물
그림 3. 폐플라스틱의 열분해 유화 공정도.
지기 위해 공정 구조가 단순해야 한다. 세 번째로 많 은 원료를 신속히 처리하고 슬러지발생량을 최소화하 며 생성가스를 공정의 열원 사용 등 경제성 향상과 폐 수 및 유해 가스 배출 등 환경오염을 최소화할 수 있 는 최적의 부가적인 공정이 요구된다.
세부적인 중요한 결정 사항은 유화 공정에서 가장 높은 온도가 필요한 반응기에서 국부적인 온도 상승 에 의해 코크의 생성을 억제해야 한다. 이를 위해서는 균일한 가열 방법인 간접 가열이 적절하고, 또는 반응 물에 열전달을 양호하게 하기 위해 넓은 가열 면적이 필요하다. 또한 고려 사항은 최대 20%정도까지 배출 되는 잔류물을 연속적, 안정적으로 배출하고, 다량 배 출되는 슬러지를 재처리하여 오일 수율을 높이는 동 시에, 최종 잔사물의 양을 최소화해야 한다. 그리고 열 분해 생산 오일 제품은 염소 성분이 포함된 성분과 왁 스와 같은 저급유가 가능한 한 포함되지 않아야 하고, 냄새 및 이물질 등에 의한 색도 등에 의해 대체 연료 유로 판매하는데 문제가 되지 않도록 품질을 고급화 해야 한다.
선진 유화 기술
폐플라스틱의 발생량은 최근 환경부 발표로 연간 약 400만톤이고, 이중에 유화가 가능한 양은 연간 100 만톤 이상으로 추정하고 있다. 이들을 대상으로 하는 유화 사업은 최근의 고유가와 정부의 EPR제도에 의 한 정부 지원금, 그리고 관련 협회의 적극적인 사업화 등에 의해 수십 개의 중소기업들에 의해 추진하고 있 다. 하지만 열약한 경제적인 조건과 기술력 부족 등에 의해 일부 업체는 사업이 실패하였고, 소규모의 회분 식, 반연속식 단순한 기술로 설치하여 운영하고 있는 몇 개 업체에서는 사업이 진행 중에 있지만 저급 기술 에 의한 기술적 문제점과 소량 처리에 의한 경제적 어 려움이 있다. 완벽하지 못한 중국 기술을 도입하여 사 업화하지만 실패하는 경우가 허다하고, 또한 선진 기 술인 독일과 일본의 일부 기술을 도입하지만 경제성 및 국내 실정에 맞지 않는 등의 어려움으로 사업화가
진행되지 못하고 있다. 현재 국내에서 연속 유화공정 은 한국에너지기술연구원에서 연구 개발되어 거의 상 업화에 접근하고 있다.
외국의 선진 기술을 검토해보면, 유화가 가장 활발 하게 진행하고 있는 일본의 경우는 다른 재활용 기술 에 비해 원료 확보의 어려움이 있지만, 고유가에 따른 대체 오일 생산을 위해 연간 12,000톤 규모의 삿뽀로 리사이클링 플랜트와 연간 6,000톤 규모의 니가타 플 랜트가 현재 운전 중에 있다. 독일의 경우는 연간 18,000톤 규모의 상용 플랜트를 최초로 개발하여 운전 하고 있지만 폐플라스틱의 분리, 수거 등이 잘되어 물 질 재활용이 가능함으로써 정부도 물질 재활용 위주의 정책을 펴고 있다. 한편 폴란드의 경우는 스무다 공정 이 개발되었지만 상용화되어 운전이 잘 되고 있는지는 아직 미지수이다. 중국은 수작업이 대부분인 저급 기 술이지만 소규모로 몇 개 업체에서 운전하고 있다.
대표적인 상용 공정이면서 현재 가동 중인 일본의 두 상용 설비에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로 삿뽀로 플랜트는 2000년 4월부터 영업운전 을 시작하였다. 플랜트의 처리능력은 40톤/일(20톤/
일×2기)이다. 플랜트는 전처리 공정, 열분해 공정 및 4,000kW의 발전설비로 구성되었다. 총 건설비용은 52억엔으로서 정부에서 50%의 지원을 받았다. 공정 은 크게 전처리공정, 탈염화수소 및 열분해공정, 생성 유 회수공정으로 구성되어 있다[그림 4]. 전처리공정 은 파쇄→ 건조 → 풍력선별 → 조립 → 자력선별 → 조립 → 저장인 다단계로 구성되어 있으며, 탈 염화수 소 및 열분해 공정은 호퍼 → 압출기(탈염소장치) → 용융조 → 열분해장치 → 응축기로 구성되며, 용융조 에서 발생되는 염화수소 가스는 염화수소 회수탑 → 배가스 소각로를 거쳐 처리된다. 생성유 회수공정은 일반 정유회사와 유사한 공정으로서, 반응기에서 나 온 오일증기를 응축하여 얻어진 혼합유는 증류탑에서 경질유, 中질유 및 重질유로 분리·정제된다.
원료는 용기포장리사이클법에 의해 분리 배출되는 폐기물로서, 주로 사업장에서 발생되는 포장용기류
폐플라스틱이며, 200kgs 단위로 압축·포장된 상태로 입하되고, 주성분은 PE, PP, PS이며, PVC함량은 4~2%, PET 함량은 8~2%정도이다. 전처리 공정에 서는 30mm이하의 크기로 분쇄되고, Pellet의 직경은 6mm이다. 탈 염화수소 공정에서는 Extruder를 이용 하여 약 300℃까지 가열하며, 여기서 발생된 염화수소 가스는 회수탑에서 약 20%의 농도를 가진 염산이 생 산된다. 용융된 폐플라스틱은 로터리 킬른 형식의 반 응기에서 400℃로 가열되어 열분해되며, 증기는 바로 냉각·응축된다. 반응기에서 나오는 잔류물은 잔사냉 각용 컨베이어를 거쳐 냉각된 후 처리한다.
열분해 공정의 수율은 입하 원료를 기준으로 약 70%이다. 생산된 제품 중 경질유는 증류탑의 상부에 서 나온 납사에 해당되는 제품으로서, 주로 PS가 분 해된 성분들이며, 공정 가열용 연료로 사용하고 있다.
중질유는 증류탑 중간에서 나온 주 생산품으로서, 등 유와 경유 정도의 혼합물이며, 산업용 연료로 판매된 다. 증류탑 하부제품은 상온에서 고체상인 왁스이다.
벙커C유보다 중질이며, 이는 공장 내의 열병합발전용 연료로 사용하고 있다. 반응기에서 나온 잔사는 탄소 함량이 65% 정도이고 입자는 5µm정도로 매우 미세 한 분말상태이다. 이는 현재까지 폐기물로서 매립처 리하고 있으나 연료(4,500kcal/kg)로서 활용하는 계 획이 수립되어 있다. 전처리 공정은 주간에만 가동하 고 열분해 공정은 24시간 가동한다. 현재 원료의 확보 문제로 가동률이 약 50%정도이다. 원료의 확보는 북 해도 지방자치단체로부터 입찰형태로 받아오고 있으
나 제철소 등과의 경쟁력 부족으로 물량확보가 어려 운 상황이며, 정책적으로 지원하는 할당량만으로 운 영하고 있다.
두 번째로 니가타 플랜트를 설명하면 다음과 같다.
니가타에서는 용기포장리사이클법(’95. 6 제정, ’96. 4 시행)의 시행이전에는 플라스틱을 분리수거하여 농지 에 직접 매립 처리하고 있었다. 따라서 매립지의 수명 연장측면에서 폐플라스틱을 별도로 수거하여 유화 처 리를 검토하게 되었다. 유화기술은 ’95년도, ’96년도에 통상산업성(현 경제산업성)의「폐기물 등 연료화기술 개발비 보조금」을 받아서 (사)플라스틱처리촉진협회 및 연구협력기업에 의해 개발되었고, 설비의 일부에 는 통산산업성과 (사)플라스틱처리촉진협회의 보조 금을 사용하였다. 이 장치도는 [그림 5]에 나타냈다.
처리대상 폐기물은 니가타시의 생활폐기물로 배출 되는 폐플라스틱이며, 생성유의 사용용도는 경질유는 소내 연료로, 중질유는 시립 공공 시설의 연료로 사용 하고 있다. 정상운전은 2000년 4월부터 시작되었으며, 처리능력은 6,000톤/년이다.
공정은 크게 탈염화수소부, 열분해 장치 및 증류탑 으로 구성되었다. 탈염화수소 공정은 용융기와 순환 기로 구성되어 있으며, 각각 340℃의 열매가열 재킷이 부착되어 있다. 기능은 PVC의 탈염화수소로서 열분 해에 의해 발생한 경질탄화수소와 함께 폐가스 소각 로에서 1,000℃이상으로 완전연소 후 급냉하면서 물 에 흡수시켜 10wt% 염산으로 회수한다. 염화수소를 제거한 용융플라스틱은 내벽의 코킹을 방지하기 위해 스크러버가 있는 수직형 열분해장치로 이송된다. 열 분해 장치는 순환가열로에서 가열된 중질유분에 고온 가스를 불어넣어 내부온도를 약 390℃로 유지하여 용 융플라스틱을 열분해한다. 열분해 장치 내에서 생성 된 카본과 원료 중에 혼입되어 있는 유화 부적합물질 은 열분해 장치의 하부에서 잔사로서 간헐적으로 배 출된다. 증류탑에서는 열분해반응기에서 나오는 증기 를 경질유와 두 종류의 중질유로 분류하며 생성량 비 율은 각각 40%, 20%, 40%이다. 유화 공정의 1톤 기
전처리공정, 탈염수소분해공정, 생성유회수공정,
자선기,
탈염장치호파, 탈염가스연소로,
탈연장치,
용융로,
건조기, 잔사, 잔사냉각기,
분해유드럼, 생성유, 증류탑, 배가스세정기,
배가스소각로,
파쇄기, 건조기,
염화, 수소, 수로,
조립물, 사이로,
열분해장치,
그림 4. 일본의 삿뽀로 플라스틱 리싸이클 공정도.
준 물질수지 및 유틸리티 사용량은 [표 5]와 같다.
결론
국내 플라스틱 산업이 발달됨에 따라 사용 후 폐기 되는 폐플라스틱 발생량은 최근 연간 400만톤 이상이 고, 연평균 5%이상 증가에 의해 심각한 사회 문제로 시급히 해결해야 한다. 폐플라스틱 처리 방법은 매립 에 대해 정책적으로 억제하고 있고, 소각 처리는 경제 적, 환경적 문제로 인해 재활용 처리 방법을 적극 추 진하고 있다. 재활용 방법으로 물질 재활용은 깨끗이 선별된 일부분에 대해 가능하지만, 국내 수거 체계인 혼합 폐플라스틱 형태로 수거를 하면 많은 부분이 화
학적 처리 방법이 용이하게 된다. 이들 중에 열분해에 의한 대체 오일 생산 방법이 경제적인 측면과 2차 환 경오염을 줄이는 환경적인 측면에서 좋은 대안이 되 고 있다.
이 기술은 국내에서 상업화에 접근하고 있고 외국 의 경우는 다수 상용 공정이 운전 중에 있다. 하지만 외국의 경우 경제적인 측면에서 물량 확보의 어려움 이 있어 일부 상용 공정만 운전 중에 있다. 따라서 국 내의 유화 공정도 경제성을 향상시킬 수 있는 공정 기 술을 검토할 필요가 있다. 즉, 국내 혼합 수거 체계에 맞는 저급 원료를 바로 유화 공정에 적용할 필요가 있 고, 또한 폐플라스틱의 용융 및 분해 과정에서 고점성 물질이 안정적, 연속적으로 이동하는 전체적인 유화 공정이 단순할 필요가 있다. 또한 전체 비용 중에 많 은 부분인 운반 비용을 줄일 수 있는 열분해 유화 공 정의 처리 규모를 결정할 필요가 있다. 유화 대상 원 료가 깨끗이 전처리되어도 미량의 이물질이 포함되기 때문에 운전 중에 trouble이 발생할 시 신속히 대체 가능한 장치 구조가 될 필요가 있다.
519KWh
생성유 507kg 전력 (전처리에 별도로
125KWh) 염산 52kg 연료(경유) 340kg
유화잔사 282kg 수돗물 7ton
배가스 159kg 질소가스 64kg
표 5. 물질수지와 유틸리티 사용량
물질수지 유틸리티 사용량
전처리, 공정,
유화, 공정,
폐플라스틱, 반입차량,
투입호퍼, 재상품화,
탈염화수소기,
자선기,
파봉기, 철스크랩,
탈기조, 분류탑,
열분해조,
잔사배출기,
잔사수조, 유화잔사, 열매장치,
가열기,
소 각, PET병,
파쇄기, 선별기, 정량공급기,
제2자선기,
건조기, 알루미늄,
선별기, 유화원료저장창고,
흡수탑, 세정탑,
폐가스, 소각로, 냉각기,
자가연료유,
냉각기, 생성유 수조,
생성유 수조, 촉,
매, 조,
유화부적물, 감용기,
세정수,
회수 염산, 저장조,
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