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아임계수에 의한 FRP의 화학리사이클

전문가 제언: ○ 유리섬유 강화플라스틱이나 탄소섬유 강화플라스틱 등의 플라스틱계 복합재료(FRP)는 기계적강도, 내식성, 내열성, 경량성 등의 특성과 대형에서 소형까지 폭넓은 범위의 우수한 성형성으로 여러 용도에 이용되고 있다. 그러나 FRP는 열경화성 수지로서 재성형이 불가능하고 무기물 성분이 전체 수지의 50~70%를 점하고 있어 소각이 어렵고 리사이클이 곤란하여 폐 FRP는 거의 전부 매립, 소각되거나 저부가 가치 제품으로 이용되고 있어 귀중한 자원의 낭비가 되고 있다.

○ FRP의 재자원화 기술에는 물리적으로 분체로 만들어 SMC, BMC, 콘크리트 등에 이용하는 재료 리사이클링, 가수분해나 화학적 분해 또는 열분해로 유용한 재료를 회수하는 화학 리사이클링, 소각하여 에너지를 얻는 열 리사이클링 등이 있으나 재생품의 부가가치가 낮기 때문에 본격적인 보급에는 경제성도 문제가 된다.

○ 열경화성 수지를 포함하는 폐 FRP의 완전한 리사이클링을 위한 연구는 오래 전부터 시도되었으나 아임계수의 분해능에 착안하여 이를 이용한 화학 리사이클링 연구가 최근에 보고되었다. 아임계수는 온도가 임계온도(374℃) 미만이고 압력은 포화증기압 이상의 고온 고압의 물로서 온도 상승에 따라 이온 적(積)이 상승하여 상온에서 물이 가지는 분해능의 약 1000배가 되어 아주 강력한 가수분해능을 가지고 있다.

○ 본고는 리사이클링이 곤란한 FRP를 아임계수를 사용하여 적절한 조건에서 촉매(KOH) 존재 하에 가수분해하면 열경화성 수지의 70%를 글리콜과 스티렌-푸마르산공중합체(SFC) 제품 형태로 재자원화 할 수 있음을 실험실과 벤치스케일 규모 공장에서 실증한 것으로 과거와는 다른 고부가가치 리사이클을 실현한 것으로 보고하고 있다.

○ 열경화성 수지의 재생은 어려운 과제로 남아 있었으나 본고에서 보고한 방법은 획기적인 처리방법의 하나로서 귀중한 폐자원의 활용에 유용하게 이용할 수 있는 기술로 사료되며 비교적 자세한 데이터가 포함되어 있어 큰 참고가 될 것으로 믿는다.

저자: Takaharu Nakagawa
자료유형: 학술정보