재료의 재활용의 이상과 현실에 대해서

재료의 재활용의 이상과 현실에 대해서 알아보고 생각해 보는 시간을 가져보자.

먼저 몇 가지 사실이 있다.

 

단순화하여, 두 종류의 '스크랩(scrap)' 이 있다고 하자. 이 단어는 재활용 가능성이 있는 재료라는 것을 의미한다. 사내의 스크랩은 사용 가능한 재료가 배송되었을 때 생산설비에 남아 있는 찌꺼기, 부스러기 및 조각들이다. 이러한 것들에 대해서는 이상이 실현될 수 있다. 즉 거의 100%가 재활용되는데, 이는 생산루프(production loop)로 되돌아간다는 것을 의미한다. 그러나 일단 재료가 회사를 벗어나 바깥 세계로 나가게 되면 양상은 달라진다.

가공을 통해 작고, 많으며, 널리 분포할 수 있는 부품으로 만들어지거나, 많은 다른 재료를 포함하는 제품으로 조립될 수 있다.

 

페인트가 칠해지기도 하고 인쇄 및 도금이 되기도 하며 이 후 지속적 사용으로 더욱 오염될 수도 있다. 이를 재사용하기 위해서는 쉽지는 않겠지만 수집하여, 다른 재료로부터 분리시키고, 확인한 뒤 오염물을 제거하고 잘게 썰어 가공한다.

수집과정은 시간 집약적 과정으로서 단가를 상승시킨다. 분리가 완전하지 않으면, 여러 가지 문제를 야기시킨다.

 

매우 소량의 동이나 주석은 철강의 특성을 손상시키며, 알루미늄에 잔존하는 철은 알루미늄의 취성을 증가시킨다. 납, 카드뭄 및 수은과 같은 중금속은 많은 합금계에서 혼입이 허용되지 않는다. PVC로 오염되어 있는 PET는 사용할 수 없으며, 염료물 및 거의 모든 이종의 플라스틱은 폴리머가 원래의 요구 특성을 갖지 못하게 만든다.

이러한 사실은 폴리머가 '다운-사이클링(DOWN-CYCLING)'의 운명으로서, 요구 특성이 덜 까다로운 적용품에만 재

사용될 수 있다는 것을 의미한다.

 

 

재활용 바스켓

 

 

이와 같은 난점에도 불구하고, 재활용은 금전적 및 에너지적의 양자 모든 측면에서 경제적이다.

 

이것은 금속의 경우에 더욱 그렇다. 재활용된 알루미늄 1kg에 사용된 에너지는 제련 공정으로 얻은 재료에 사용된 에너지의 십 분의 일에 지나지 않으며 철의 경우에는 삼분의 일밖에 되지 않는다. 일부 불가피하게 생기는 오염은 제련에 의해 얻은 재료를 첨가하여 희석시킴으로써 완화시킨다. 금속의 재활용은 경제적임과 동시에 에너지 절약적인 측면에서 중요한 기여를 한다.

 

플라스틱에 대한 상황은 그리 좋지 못하다. PET대하여 예를 들어 보자. 먼저, 플라스틱 병을 수집하여 재활용 공장으로 배송시키는데, 수집된 병은 대부분  PET이나 PE 및 PP병도 있다. PET를 재활용하는 단계를 지나면 대부분은 많지는 않으나 약 50%의 에너지가 절감된다. 

그렇다면 PET 의 재활용은 에너지를 절감한다고 할 수 있다. 그러나 이것이 과연 경제적인가? 제조 과정에서의 소요시간은 곧 돈이다. 수집, 조사, 분리 및 건조는 느리게 진행되는 공정이며, 매분마다 비용이 추가된다. 여기에 재활용된 재료의 품질은 원재료에 비해 떨어지기 때문에 요구 특성이 덜 까다로운 제품에만 적용가능하다는 점을 고려해야 한다.

즉 재활용된 PET 는 병으로는 사용할 수 없다. 원상태 및 재활용상태의 다섯 가지 사용 폴리머 입자에 대한 현재의 시장가격을 아래 표에서 확인할 수 있다.

 

폴리머	내재에너지		가격
	원재(VIRGIN)	재활용재(RECYCLED)	원재(VIRGIN)	재활용재(RECYCLED)
HDPE	82	40	1.9	0.9
PP	82	40	1.8	1.0
PET	85	55	2.0	1.1
PS	101	45	1.5	0.8
PVC	66	37	1.4	0.9

*Approcimate values; see CES Edu 06 for details.

-Spor prices, December 2005

 

만일 재활용된 것이 새 것처럼 좋다면, 재활용된 것도 새것과 같은 가격에 팔릴 것이다. 그런데 실제로는 중간보다 약간 높은 가격에 팔린다. 따라서 현재의 기술 수준에서는 재활용 플라스틱의 공정비용은 높으며, 팔리는 가격은 낮으므로 그다지 만족할 만한 조건은 아니다.

 

재활용률(recycle fraction)이란 현재의 공급량에서 재활용된 것이 차지하는 분율을 말한다.

금속의 경우 이는 매우 높다. 현재 우리가 사용하고 있는 납의 대부분과 철강의 약 절반, 그리고 알루미늄의 약 1/3이 적어도 과거에 한 번 사용된 것들이다. 플라스틱의 경우에는 PET가 다소 재활용률이 높아 약 18%의 재활용률을 나타내고 있으나, 나머지는 매우 낮으며 많은 경우 거의 0%이다. 오일 가격이 상승하고, 제한 법률을 제정하면 이 모든 것이 바뀔 수 있을 것이나, 현재로서는 매우 낮다.

 

제품의 에너지 수요

이러한 배경에서 네가지 수명 단계의 각각에 대해서 제품이 에너지를 소비하는 방식을 고찰할 수 있다. 그 과정은 제품의 주요 부품을 그 재료 및 무게와 함께 표로 작성하는 것이다. 에너지 소모제품의 에너지 사용량은 전력, 수명 주기 및 전력원등에 대한 정보를 통해 평가할 수 있다. 이것에 유지 관리를 위한 헤너지 및 제품의 유효 수명기간의 서비스가 부가되어야 한다. 페기 에너지는 더 어렵다. 일부 에너지는 소각에 의해 회수할 수 있으며, 일부는 재활용을 통해 절약할 수 있다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 수집 및 분해와 관련된 에너지 비용도 있다. 수송비용은 수송거리와 주어진 운송수단으로 1kg의 무게를 1km 수송하는데 소용된 에너지(energy/km kg)를 이용하여 산출할 수 있다.

 

일부 데이터가 정확하지 않음에도 불구하고, 이러한 분석을 통하여 얻을 수 있는 결과가 있다.  정밀하게 조사하기를 바라는 것은 상세 LCA를 수행하는 연구자들의 본성이다. 더 좋은 데이터를 얻는 것이야말로 항상 바람직한 목표이다. 그러나 엔지니어 및 설계자는 정밀한 판단이 부정확한 데이터로부터 도출 될 수도 있다는 것을 인식하고 그것이 없어도 지속적으로 전진할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

 

지금까지 재활용의 이상과 현실에 대하여 자세히 알아보았다. 경제적으로도 환경으로도 이 부분은 아주 중요한 부분이다.