산업 현장에서 발생하는 로터 블레이드와 플라스틱 폐기물 재활용

환경에는 좋지만 처리가 어렵다: 풍력 발전 설비는 평균 20년 정도 사용 가능하며, 그 후에는 교체해야 한다. 그러나 오래된 설비의 재활용은 쉽지 않습니다. 특히 로터 블레이드는 섬유 강화 플라스틱으로 만들어져 있어 재활용에 문제가 됩니다. 자동차 트렁크 덮개와 같은 기타 플라스틱 기반 폐기물이나 의료 및 제약 분야, 전기·전자 분야에서 나오는 소형 부품들도 현재 재활용이 불가능하거나 매우 어렵습니다. 

섬유 강화 플라스틱 재활용

이러한 맥락에서, 하노버 라이프니츠 대학교(LUH) 산하 IKK(플라스틱 및 순환 기술 연구소)와 KraussMaffei Extrusion(Laatzen)이 공동으로 진행하는 새로운 연구 프로젝트가 2023년 7월 1일 시작되었습니다. 한스-요제프 엔드레스(Hans-Josef Endres) 공학박사 교수의 지도 하에, 연구진은 기술용 플라스틱 부품, 즉 섬유 강화 플라스틱 및 플라스틱 기반 복합 재료에서 발생하는 산업 폐기물을 재활용할 수 있는 새로운 공정을 개발하고자 합니다. 니더작센주 과학문화부는 이 'ReKon' 프로젝트에 약 55만 유로를 지원하며, 지원 기간은 2년입니다. 

폐쇄형 재활용

이 프로젝트의 핵심 아이디어는 재활용 플라스틱을 산업 현장에서 가능한 한 원산지와 동일한 용도로 재사용해야 한다는 점입니다(폐쇄형 재활용). 트렁크 커버는 나중에 다시 트렁크 커버로, 혹은 적어도 다른 자동차 부품으로 재탄생할 수 있습니다. “원료의 순도가 높고 오염도가 낮을수록 제품의 품질은 향상됩니다. 따라서 선별, 분리, 세척 및 정제와 같은 전처리 단계가 결정적인 역할을 합니다,”라고 엔드레스 교수는 말합니다. 원래 부품을 생산한 업체가 재활용까지 담당할 때의 이점은 명백합니다. 플라스틱과 부품의 정확한 조성이 알려져 있어 선별 작업이 훨씬 수월해집니다. 또한 이동 거리가 짧아져 탄소 배출량이 많은 장거리 운송을 피할 수 있습니다. 결국 이를 통해 향후 부품 세대는 재활용에 더 적합한 방식으로 설계될 것입니다. 그 결과 귀중한 원자재의 소비가 감소하게 됩니다.

기계적 재활용 방법

현재 플라스틱 재활용에는 여러 가지 방법이 있습니다. 화학적인 방법이 점점 더 많이 사용되고 있으며, 최근에는 용매 기반 공정도 도입되고 있습니다. IKK에서는 엔드레스 교수 연구팀이 이미 확립되었으나 아직 개발이 미흡한 기계적 재활용 방법에 주력하고 있습니다. 이에 비해 이러한 기계적 재활용 공정은 에너지 및 자원 소비량이 현저히 적은 것이 특징입니다. 원리는 간단하며 섬유와 같은 다른 원료에도 적용할 수 있습니다. 먼저 플라스틱 폐기물을 분쇄합니다. 그 후 압출기에서 이렇게 얻은 재료를 고압과 고온을 이용해 녹여 정제한 뒤, 최종적으로 일종의 과립 형태로 가공합니다. 이 재생재—미세한 플라스틱 알갱이—는 다른 곳에서 다시 사용될 수 있는 새로운 부품의 기초가 됩니다.

지금까지 재활용이 어려웠던 소재에 중점을 둠

이 새로운 연구 프로젝트는 서로 다른 플라스틱 및 기타 소재가 결합되어 현재 산업 현장에서 이용 가능한 재활용 기술로는 더 이상 분리할 수 없는 부품에 중점을 두고 있습니다. 여기서 주로 다루는 대상은 로터 블레이드의 섬유 강화 플라스틱, 제약 산업의 복합 소재, 전자 폐기물, 그리고 자동차 산업에서 발생하는 이른바 '분쇄 경량 분획물'입니다. 이 분획물은 플라스틱 함량이 높음에도 불구하고 현재 재활용이 불가능한 것으로 간주되어 대부분 소각 처리되고 있습니다.

산업계에서 발생하는 플라스틱 폐기물의 증가

산업 분야의 플라스틱 폐기물 양은 앞으로 더욱 증가할 전망이다. 현재 신차 한 대에는 300kg 이상의 플라스틱이 사용되고 있으며, EU는 최근 발표한 폐차 규정에 따라 향후 출시될 차량 세대에 대해 야심 찬 재활용 목표를 제시했다. 풍력 발전 설비의 경우에도 향후 몇 년 내에 재활용되어야 할 설비의 수가 증가하고 있다. 2022년 독일 연방환경청의 한 연구에 따르면, 2040년까지 로터 블레이드에서만 최대 43만 톤의 유리섬유 강화 플라스틱이 발생할 것으로 추산된다. 

동영상

© 하노버 라이프니츠 대학교 (출처)

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하노버 과학 이니셔티브(Initiative Wissenschaft Hannover)의 미디어 라이브러리에 있는 하노버 라이프니츠 대학교의 동영상.

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(게시일: 2023년 7월 24일)