<폐타이어 발생 현황 및 재활용 방안>

저는 "폐타이어 발생현황 및 재활용 방안"에 대해 조사를 하였습니다. 먼저 서론에서는 연구의 배경에 대해,

본론에서는 폐타이어의 처리현황, 고무분말 재활용 기술과 그에 대한 사례 그리고 폐타이어 처리의 신기술에 대해 설명을 하겠습니다.

연구의 배경에 대해 요약하면 승용차의 많은 증가로 인해 폐타이어의 발생이 지속적으로 증가하였는데 이들 거의 대부분이 그냥 방치되거나 매립 또는 소각되는 것이 일반적이며, 폐타이어를 재활용하는 방법들이 소개되고는 있지만 품질이 낮아 가격 경쟁력도 없어 실제로 재활용이 이루어졌다고 할 수가 없는 실정 이였습니다.

이 표는 국내의 폐타이어 재활용 현황을 나타낸 것으로 원형이용, 열이용, 가공이용 분야로 분류하였는데 이 가운데 관심분야인 폐타이어 고무분말의 활용현황은 점차 증가했음을 알 수 있는데 이는 고무분말의 여러 가지 활용으로 인해 수요가 증가함을 나타냅니다.

@ 여기서 토목공사에 이용된 양이 많은 것을 알 수 있습니다. 대부분이 군부대의 진지공사(적과 교전할 목적으로 전투부대가 의지하여 공격. 방어 할 준비. 배치가 되어있는 지역)에 의해 수요가 되었는데 92년도-96년도 사이에 진지공사가 집중적으로 이루어졌으며 현재는 거의가 충족된 상태이므로 수요가 줄고 있는 실정입니다.

@ 가공이용의 재생타이어는 약간의 증가 추세에 있지만 대형타이어의 천연고무 부분인 Buffing(충격 따위의 힘을 완화시킴)

에 의한 재순환이 대부분으로 근본적인 대책으로 보기에는 한계가 있습니다.

@ 후진국으로의 수출 또한 대량 발생되는 폐타이어의 량을 소화하기에는 역부족입니다.

따라서 폐타이어 고무분말 시장의 고부가의 상품개발이 전재된다면 2차적인 환경 오염을 일으키는 열이용분야나 수요가 충족된 원형이용 분야에 비해 폐타이어 고무분말 분야가 향후 폐타이어 가공 이용분야에 주도적인 역할을 할 것으로 예상됩니다.

이어서 페타이어 고무분말의 제조기술에 대해 알아보겠습니다. 고무분말 기술에는 기계식 상온파쇄방식, 냉동 파쇄방식, 상온수 파쇄방식등과 같이 일반적으로 알려진 방식과 최근 개발된 공냉식 파쇄방식이 있습니다.

@ 먼저 기계식 파쇄방식은 폐타이어를 chipping(토막 냄)하여 갈거나 커팅하여 고무분말을 생산하는 것으로 주로 재생고무 제조시 많이 이용되어 왔으며

@ 냉동 파쇄방식은 액체질소에 의한 폐타이어 냉각시 취성(소성변형을 거의 보이지 않고 파괴에 이르는 재료의 성질)

<소성변형 : 물체에 외력이 작용하여 물체가 변형되고, 이 외력이 제거되어도 물체의 변형이 남을 때, 이 변형을 일컬음.>

의 증가를 이용해 이를 분세하여 미세 고무분말을 생산하는 기술로서 과다한 액체질소 비용으로 시설운용이 사실상 어려운 상태이다.

@ 상온수 파쇄방식은 파쇄 Media를 물로하여 맷돌식으로 파쇄하는 방식으로 생산비용을 절감할수 있고 설비관리가 용이하다는 장점을 가지고 있다.

@ 마지막으로 공냉식 파쇄기술은 냉동파쇄방식과 같으나 냉각물질을 액체질소가 아닌 찬 공기를 이용하는 방식으로 액체질소를 이용하는 것보다 2-3배의 에너지 비용을 줄일 수 있다고 하는데 상용화 되기는 어려울 것으로 전문가들이 에측하고있는

실정이다.

위와같은 방법으로 고무분말을 제조해 각종 고무 보도블럭, 방진고무패드, 고무아스팔트, 가전제품용 고무부품, 방진 sheet

각종 바닥재, 대형 각종 성형물 등으로 다양하게 사용되고 있으며 적용분야가 점차 확대되어가고 있는 실정입니다.

이 중 폐타이어 고무분말을 아스팔트 포장에 사용하는 방안이 환경보호와 포장물성증진 측면의 두가지를 모두 만족시키고 있어 고무 아스팔트가 계속적으로 연구가 되고 있으며 그에대한 효과가 기대가 되고있습니다.

마지막으로 국내 페타이어처리의 신기술인 "폐타이어 담체를 충진한 생물막 폐.하수 처리기술"에 대해 간략히 소개하겠습니다. 본 공법은 폐타이어담체를 이용한 고효율 생물막 폐.하수 처리기술로서 큰 비표면적을 가진 폐타이어 담체에 많은 미생물을 고정시켜줌으로써 폐.하수의 고속처리를 유도하는데, 특히 처리속도가 빠르므로 부지면적이 적게들어 건설비용을 절약할수 있으며 기존처리방법과 쉽게 접목시킬수 있다는 장점이있습니다. 본 공법은 폐기물인 폐타이어의 재활용과 폐.하수 처리의 두가지 측면에서 경제적 파급 효과가 크다고 할 수 있습니다.

다음은 고무분말을 이용한 재활용 상품중에 자원의 활용도가 높다고 여겨지는 것 중의 하나인 고무아스팔트에 대한 것이다.

* 고무아스팔트 공법

1. 습식기술 : 미세한 폐타이어 고무분말과 약 210 + 10 c의      아스팔트를 혼합해 만드는 고무아스팔트 바인더와 골재를      혼합하여 아스팔트 혼합물을 생산하는 기술.

1-(1).회분식 MaDonald 기술 : 고무분말을 아스팔트 중합비      로 15 - 20 %를 첨가해 162 - 190c에서 반응시키는 기술.

1-(2).연속식 블렌딩 기술 : 미세분말을 아스팔트에 5 - 16%      첨가하는 기술.

2. 건식기술 : 폐타이어 고무분말을 골재의 일부분으로 취급      하여 골재와 먼저 혼합한 후에 일반 아스팔트와 다시 혼합      하여 아스팔트혼합물을 생산하는 기술.

* 고무아스팔트 혼합물의 바인다 생산

일반사항 : 앞에서 설명한 파쇄의 절차에 따라 분쇄한 타이어고무는 상온분쇄 공법에 의해 자동차는 트럭의 바퀴로 생산되어야한다. 고무분말에는 섬유질이나 금속, 광물질 그리고 그 외의 다른 물질이 섞여 있으면 안 된다. 고무는 건조되어 고무아스팔트 시멘트에 첨가될 때 거품이 생기지 않도록 하며 고무아스팔트가 덩어리지는 것을 막기 위해 중량의 4%로까지 활석 등을 첨가할 수 있다.

* 고무아스팔트 제조공정

(가) 혼합반응기(Heat and Blender)

순간 가열 방법으로 아스팔트를 고온으로 가열하는 장치와 고

무분말을 혼합하는 장비로써 기술자의 지도에 따라 배합설계에 명시된 비율로 균일한 품질의 고무아스팔트 바인다를 생산할 수 있어야 한다. 주혼합용기의 최대용량은 570□이며 아스팔트 시멘트 공급펌프와 완성된 제품을 이송할 별도의 펌프를 갖추어야 한다.

(나) 숙성기(Reaction Tank)

반응, 펌핑, 혼합물에 바인다를 첨가할 때까지 162℃-190℃의 온도 유지를 위한 자동 가열 장치를 갖추고 있어야 하며 최대 탱크 용량은 16,000□이다. 숙성기에는 아스팔트 시멘트와 고무분말의 균일한 혼합을 유지시켜주는 내부 교반장치가 있어야 한다.

(다) 공급시스템

현장 배합에 의해 요구되는 비율로 바인다를 골재에 첨가할 수 있는 펌프와 계량장치를 갖춘 고무(CRM)아스팔트 공급시스템을 갖추어야 한다.

(라) 혼합과 물리적 반응

아스팔트와 고무분말은 혼합반응기에서 혼합하여 교반장치가 있는 숙성기로 이송되어 30∼60분내 물리적 반응을 일으켜야 한다. 혼합물의 온도는 물리적 반응 기간 동안 최소 163℃를 유지하여야 하며 반응이 끝난후에는 175℃±10℃를 유지하여야 한다.

(마) 점도확인 및 조정

공급자는 30분 경과 후 최초로 점도를 확인해야 하며 물리적 반응을 일으켜 기준 점도가 나올 때까지 확인하고 점도를 조정

해야 한다. 점도가 낮으면 고무를 추가로 서서히 100kg단위로

첨가해서 교반 후 점도를 체크하면서 조정해야 하며, 점도가 높으면 아스팔트를 서서히 첨가, 점도를 체크하면서 조정해야 한다.

(바) 운반

물리적 반응이 완료된 후 측정 점도가 맞으면 미터기로 측량하여 현장 배합에 의한 비율로 아스팔트 콘크리트 생산장비인 프랜트 혼합실에 고무아스팔트 바인다를 공급하여야 한다.

(사) 생산 지연

바인다의 사용이 지연될 때에는 고무(CRM)아스팔트를 식혀야 한다. 재사용시는 사용전 서서히 175±10℃까지 가열해야 하며 이때 점도를 재확인하고 사용해야 한다.

(아) 생산 기록

고무(CRM)아스팔트 공급업체는 바인다 생산 기록을 기술자에게 제공하여야 한다.

* 고무아스팔트의 장점

(1).균열저항성을 가짐 : 탄성을 증가시켜서 균열의 진행을       멈추게 하는 효과가 있으며 또한 고점도로 인하여 블리딩      (포장도로 표면에 얇은 아스팔트 물질막이 생겨서 표면을      유리같이 반짝이며 반사하게 만들고 끈적끈적하게 만들게      되는 현상)염려 없이 바인다 함량을 높일 수 있고 포장두      께를 줄일 수도 있으며 피로강도 증진과 수명연장도 기대      할 수 있다.

---------> 소성변형에 대한 저항성을 자기게 되어 수명연장.

(2).극심한 온도변화에 저항성 : 자외선이나 산화에 다른 것      들 보다 저항성이 더 큰 특성을 나타낸다.(최고76C에서--      최하 영하22C까지 온도균열에 저항성을 가짐)

(3).소음을 감소함 : 개립도 및 갭입도 혼합물은 타이어 아래      에 공기 주머니를 형성하여 소리를 흡수하는데 이는 고막      이 소리를 흡수하는 방식과 유사하다.

(4).미끄럼 대한 저항성을 가짐 : CRM이 일반 밀입도 포장에      비해 높은 마찰력을 보이는 것은 주로 MTD(모래깊이) 값이      크기때문인데, 이것은 골재 입도로 인한 조면조직이 잘 발      달 되어 있기 때문이다.

(5).환경친화적 측면을 가짐 : 1차선,mile/2000개의 폐타이어      가 사용된다.

* 고무아스팔트의 용도

@신설 도로 포장 공사(표층용)

@소성변형이 심한 구간의 절삭, 덧씌우기 포장

@피로균열이 심한 구간의 덧씌우기 포장

@한랭지 포장에서 저온수축균열구간의 덧씌우기 포장

@콘크리트 포장의 시공 조인트 보수 및 덧씌우기 공사

@반사균열 억제 포장

@콘크리트 및 강상판 교면포장

@공항 활주로 및 유도로, 계류장 포장

@아스팔트 도로용, 콘크리트 도로용 균열 접합제(Sealants)

결론: 고무 아스팔트는 이와 같이 많은 용도와 장점을 가지고 있다. 하지만 아직까지는 우리 나라에서 실제로 보편화되지는 못하고 있는 실정이다. 이런 많은 장점이 있는데도 불구하고 우리 나라에서 시공을  보편화하지 않는 이유가 뭔지를 생각해 보았다. 위의 자료에 의하면 사람들이 제일 중요하게 여기는 경제적인 면도 많은 이익이 있고 환경 적으로도 좋은 해결책이 될 수 있다고 하는데 처음 시공할 때의 비용이 일반 시공법에 비해서 2배로 많은 비용이 든다. 훗날을 생각한다면 몇 배의 이득이 있음을 알면서도 초기 투자비용이 높다는 이유로 시공을 꺼린다고 생각한다.

그리고 그런 많은 장점이 있지만 시공을 하지 않는 까닭은 사람들이 가장 중요하게 여기는 경제적인 측면에서 볼 때 교통량이 매우 많은 지역이나 기온이 극히 높거나 낮은 지역이 아니라면 일반아스팔트와 비교해 볼 때 언제나 비용 절감효과가 있는 것은 아니라고 한다.