생기원, 폐플라스틱 연속 열분해 기술 개발…상용 열분해유 생산 가능

윤활유 원료 상용화·기어유용 베이스오일 생산 길 열어

[대전=뉴시스] 한국생산기술연구원이 개발한 연속식 열분해 시스템.(사진=한국생산기술연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국생산기술연구원(생기원)은 저탄소배출제어연구부문 신명철 수석연구원 연구팀이 폐플라스틱을 연속 투입하고 생성물도 연속으로 회수가 가능해 일 1t 규모의 폐플라스틱을 처리할 수 있는 '연속식 열분해 시스템'을 개발했다고 5일 밝혔다.
 
열분해는 탄소를 함유한 유기물을 무산소 상태에서 고온으로 분해해 유용한 원료성분을 생산하는 기술이다.
 
폐플라스틱을 열분해하면 증기가 발생하고 이를 냉각·응축하는 과정에서 열분해유와 왁스, 비응축가스 등으로 전환된다.

생성된 열분해유는 플라스틱을 비롯한 다양한 석유화학 제품의 원료소재가 된다. 하지만 기존 열분해 설비로 생산되는 열분해유는 품질이 일정치 않고 원료 처리 후 내부에 축적되는 고체 잔여물(Pyrolysis Char·열분해촤)을 제거해야 다음 공정을 진행할 수 있어 가동을 중단했다가 재가열해야 했다.

특히 식었던 설비가 다시 가열되는 과정에서 끈적한 왁스 성분(고비점 오일)이 증가해 설비내부에 부착되거나 막힘 현상이 생겼고기름에 섞이는 왁스성분의 양도 매번 달라져 열분해유의 점도나 품질 변동성이 발생하는 문제가 있다.

이번에 연구팀은 원료 투입부터 반응, 생성물 회수·정제까지 전 공정을 멈추지 않고 이어가는 연속식 열분해 시스템을 구축해 기존 한계를 극복했다.

이를 위해 설비 하단에 나사형 이송장치와 특수 차단밸브를 결합한 '연속 배출 시스템'을 개발해 부착, 외부 공기유입을 막으면서도 열분해촤를 자동 배출할 수 있게 했다.

또 공정 중 발생하는 비응축가스를 버리지 않고 열원으로 활용해 설비 내부 온도를 일정하게 유지하는 방식으로 왁스의 고착 현상도 방지했다.

여기에 열분해 과정에서 발생하는 증기를 단계적으로 냉각하는 방식을 적용해 끈적한 왁스성분을 먼저 분리·회수하고 고순도 열분해유를 선택적으로 채취할 수 있게 했으며 열분해 공정 중 발생하는 부산물을 재활용토록 설계했다.

이를 통해 기존에 매립 처리되던 열분해촤는 연속 회수한 뒤 추가 개질을 거쳐 활성탄이나 전도성 탄소물질로 재활용할 수 있는 길을 열었다.

연구팀이 고부가가치 윤활유로 활용키 위해 열분해유와 합성유(Poly alpha olefin)를 5대 5로 혼합한 블렌딩유를 제작, 상용 기어유 베이스오일 규격과 비교한 결과에선 점도지수·유동점·인화점 등에서 모두 기준을 만족하는 것으로 확인됐다.

신명철 수석연구원은 "연속 공정으로 폐플라스틱을 멈추지 않고 처리하면서 생산된 열분해유를 기어유용 베이스오일로 적용할 수 있음을 확인했다"며 "실증 및 후속 연구를 통해 상용화 할 계획"이라고 밝혔다.


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