플라스틱의 순환과 벨류체인

광주과학고등학교 김현재, 박세영

1. 서론

플라스틱은 다양한 모양과 색으로 싸고 쉽게 대량생산이 가능하다는 특징 덕에 현대사회에서 가장 많이 활용되고 있는 물질 중 하나이다. 이에 따라 버려지는 플라스틱의 양도 많다. 폐플라스틱의 연간 폐플라스틱은 약 3백만 톤에 달하지만, 재활용 가능한 재질의 폐플라스틱이 70~80%에 이르는데도 그 중 실제로 재활용되는 양은 10~20%에 불과하다. 플라스틱에 대한 분리배출이 제대로 이루어지지 않거나 여러 가지 기타 재료들과 합성된 플라스틱이라 애초에 재활용이 어려운 경우들도 있다. 나머지는 폐플라스틱은 소각 및 매립되는데, 플라스틱은 자연적으로 분해가 어려워 미세 플라스틱이 되어 환경과 인류 건강에 위협을 가하고 있다.

폐플라스틱의 문제를 해결하기 위해 플라스틱 수거와 재활용, 친환경적 분해, 그리고 업사이클링 기술을 이용해 현재의 생산, 사용, 소비로 이어지는 선형 경제 구조를 가지는 플라스틱 산업을 재생산 또는 다른 가치로의 변환까지 이루어지는 순환 경제 구조로 전환하는 것 필요하다는 의미이다.

이러한 순환 경제를 구현하려면 새로운 비즈니스 모델이 필요하고, 이에 맞추어 생분해 원리를 이용한 플라스틱의 효율적인 재활용을 위한 밸류체인을 제안한다.

2. 배경

가. 플라스틱의 종류

나. 폴리에틸렌(PE)

다른 종류의 플라스틱에 비해 폴리에틸렌의 생산량이 가장 높다. 독일 통계 회사 Statista의 최근 보고서에 따르면, 2020년 글로벌 폴리에틸렌 생산량은 약 1억440만 톤이며, 2026년에는 1억2140만 톤에 도달할 것으로 예상된다. 폴리에틸렌은 포장, 건설, 운송 등 다양한 분야에서 널리 사용된다. 폴리에틸렌의 첫 번째 인위적 합성은 1898년 독일 화학자 한스 폰 페흐만에 의해 진행되었다. 1935년 ICI 케미컬의 마이클 페린이 제어 가능한 고압 폴리에틸렌 합성 방법을 발명했다. 1939년 저밀도 폴리에틸렌이 고압 산업 생산을 통해 생성되기 시작했다. 1951년 필립스 석유 화학자 로버트 뱅크스와 존 호건이 삼산화크롬을 촉매로 사용하는 합성 방법을 발명했다. 폴리에틸렌은 밀도와 분자 분지 수에 따라 선형 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 장분지 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 단분지 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 분류된다.폴리에틸렌의 기계적 성질은 분지의 정도와 유형, 분자량, 결정 구조와  같은 변수에 의해 결정된다.

1) 폴리에틸렌의 특성

폴리에틸렌은 [CH 2 -CH 2 ] n으로 표현되며 에틸렌의 장쇄 중합체로 구성되며 HDPE, LDPE 및 LLDPE로 생산된다. 폴리에틸렌은 에탄 중합으로 화학적으로 합성되며, 제조 공정에 따라 첨가할 수 있는 측쇄에 따라 크게 달라진다. 폴리에틸렌의 주쇄는 전적으로 비가수분해된 CC 단일 결합으로 구성되어 있다. 따라서 폴리에틸렌은 폴리올레핀 중에서 가장 불활성이다. 폴리에틸렌의 기계적 성질은 강하지 않고, 크립 저항성이 나쁘고, 인장 강도가 낮고, 충격 저항성이 좋다. 충격 강도는 다음과 같이 증가한다: HDPE < LLDPE < LDPE. 결정성과 상대 분자량이 증가함에 따라 기계적 성질도 증가한다. 환경 응력 균열 저항성은 일반적으로 좋지 않지만, 상대 분자량 불활성 알칸 폴리머로서 폴리에틸렌은 화학적 안정성이 좋다. 실온에서 폴리에틸렌은 일반적인 산, 알칼리 또는 염 용액에는 견딜 수 있지만 강한 산화제 (예: 올레움, 농축 질산, 크롬산 등)의 부식에는 견딜 수 없다. 온도가 60℃보다 낮으면 폴리에틸렌은 일반적인 용매에 녹지 않지만 할로겐화 탄화수소, 방향족 탄화수소 또는 지방족 탄화수소 와 장기간 접촉하면 성능이 저하된다. 온도가 60℃보다 높으면 폴리에틸렌은 트리클로로에틸렌, 톨루엔, 파라핀 또는 미네랄 오일과 같은 유기 용매에 소량 용해될 수 있다.

2) 폴리에틸렌의 응용

폴리에틸렌은 포장 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 소재 중 하나이다. 일상생활에서 사용되는 쇼핑백, 플라스틱 병, 우유병, 필름, 세면도구 병은 대부분 폴리에틸렌으로 만들어진다.과도한 생산은 필연적으로 많은 양의 폐기물을 발생시키며, 그 중 대부분은 적절한 폐기가 이루어지지 않는다.폴리에틸렌은 안정성이 뛰어나 초기 침전 지점에서 지속되어 환경의 다른 위치로 퍼질 수 있다. 토양 표면에서 땅으로 이동한 다음 지하수 시스템으로 이동하거나 강으로 이동한 다음 거기에서 바다로 이동하는 것과 같다. 시간이 지남에 따라 폴리에틸렌은 천천히 분해된다. 이 기간동안 주변 환경 및 생물 다양성과 상호 작용한다.

3) 폴리에틸렌의 환경독성 및 생물독성

폴리에틸렌 폐기물이 어디에서 왔는지와 관계없이 환경에 축적되면 심각한 문제가 발생할 수밖에 없다. 폴리에틸렌 폐기물의 약 79%가 매립지로 보내진다고 추정된다. 시간이 지나면서 이 폐기물은 자연적인 빛 산화 과정을 거친다. 태양의 따뜻함과 자외선은 폴리머 구조의 CH 결합 중 일부를 조각내어 폴리머에서 첨가제와 가소제를 환경으로 방출하고 온실가스를 생성한다. 이는 지구 온난화와 오존층 파괴에 대한 심각한 문제이다.

3-1. 해양 및 해안 환경

폴리에틸렌은 해양 및 해안 환경에서 가장 흔한 폐기물 형태이다. 해수에는 크기가 다양한 플라스틱 입자가 있다. 일반적으로 이러한 폴리에틸렌 입자는 해양 생물과 크게 상호 작용하지 않는 것으로 보인다. 색상과 냄새 때문에 떠다니는 폴리에틸렌은 종종 수생 동물을 끌어들인다. 얽히거나 해양 동물에게 먹힐 수 있으며, 이는 장기 손상, 세포 사멸, 유전 독성 및 사망을 유발할 수 있다. 따라서 매년 수억 마리의 해양 동물이 플라스틱 오염으로 인해 죽는 것으로 추정된다. 때때로 섭취된 폴리에틸렌 미립자는 남극 크릴, 플랑크톤 어류, 민물 갑각류와 같은 작은 유기체에 의해 나노 크기의 더 작은 입자로 분해될 수 있다.

이렇게 작은 크기의 플라스틱 입자는 생태독성이 더 강할 수 있다. 해양 무척추동물 에서 처음으로 Green과 동료들은 모래 퇴적물에 있는 고농도 플라스틱이 Arenicola marina 의 호흡률을 증가시켰다고 보고했다.굴과 홍합은 또한 바다에서 흔히 발견되는 상징적인 무척추동물로, 먹이로 대량의 바닷물을 걸러내어 체내에 플라스틱 입자가 축적될 수 있다. 플라스틱 오염이 유럽 납작굴 Ostrea edulis 에 제한적인 피해를 입혔지만, 미세 플라스틱 노출로 인해 종 풍부 도와 총 생물량이 각각 1.2배와 1.5배 감소하여 관련 저서 축적 구조가 변경되었다. 플라스틱 오염에 노출된 홍합과 배아에서는 상당한 조직병리학적 손상과 항산화 마커 수치의 상승이 관찰되었으며, 이는 미세 플라스틱이 홍합에 미치는 직접적인 독성 효과를 보여준다.

폴리에틸렌 입자가 물고기에 미치는 독성 효과도 매우 크다. 먹이 사슬의 포식자인 황새치 Decapterus muroadsi는 푸른 요각류 먹이로 오인되는 푸른 폴리에틸렌 조각을 먹이로 삼는다. 그리고 폴리에틸렌 입자는 더욱 진보되고 더 큰 포식자의 몸으로 먹이 사슬을 통해 풍부해질 것이다.성체 다니오의 연구에서는 아가미와 위에서 폴리에틸렌 입자가 발견되었고, 장 면적의 89%가 폴리에틸렌으로 점유되어 먹이 공간을 줄였으며, 동시에 비정상적인 행동과 생식 관련 유전자의 비정상적인 발현이 관찰되었다. 또 다른 연구에서는 폴리에틸렌 미립자의 아치사적 기형 독성이 다니오 배아에서도 입증되었다.

동시에 폴리에틸렌 입자는 9-니트로안트라센과 같은 다른 유기 독의 운반체로도 사용되어 물고기에 더 큰 영향을 미칠 수 있다.바다새, 거북이, 물개, 돌고래, 고래, 북극곰 등 대형 해양 동물은 폴리에틸렌 비닐봉지를 직접 섭취하거나 폴리에틸렌에 오염된 생선을 섭취하면 사망할 수 있다.바다에서 가장 큰 동물인 향유고래와 수염고래는 모두 해양 쓰레기를 삼켜 소화 장애, 영양실조, 장폐색을 겪는 것으로 보고되었다.

3-2. 토양 및 지반 환경

농업용 멀치, 복합 재료 및 포장재에 폴리에틸렌 제품을 널리 사용하고, 부적절한 재활용을 병행하면서 토양의 폴리에틸렌 오염이 심각한 문제가 되었다. 폴리에틸렌 미세 플라스틱이 있으면 토양 흡착 용량, 응집체의 입자 크기, 박테리아와 균류의 다양성이 감소한다. 동시에 토양 내의 폴리에틸렌 입자는 소수성 유기 오염 물질 의 이동성을 향상시켜 오염을 더욱 확대한다.폴리에틸렌 입자가 육상 동물 에 미치는 피해 도 널리 보고되고 있다.

토양에서 가장 흔한 무척추동물인 지렁이 Lumbriculus variegatus 는 폴리에틸렌 미립자를 섭취하고 섭취한 입자를 더욱 분해하는 것으로 나타났다. 이 폴리에틸렌 섭취는 생물체의 에너지 저장량을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 또한 두 가지 다른 연구에서 폴리에틸렌이 지렁이의 금속 축적을 증가시켜 비정상적인 효소 활동과 비정상적인 유전자 발현을 초래할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 달팽이를 사용한 연구에서는 작은 크기의 폴리에틸렌이 정량화 가능한 세포 독성이나 유전 독성 효과를 일으키지 않지만 산화 스트레스를 일으킨다고 보고되었다 .폴리에틸렌 섭취는 곤충과 꿀벌의 건강에 해롭다고도 보고되었다. 폴리에틸렌 미세 플라스틱은 꼬리좀나방 Folsomia candida의 번식을 현저히 억제하고 장내 세균 다양성을 감소시켰다. 최근 연구에서는 폴리에틸렌 입자를 섭취 하면 Folsomia candida 의 이동성도 상당히 감소한다고 보고했다. 반면, Balzani와 동료들은 고농도 폴리에틸렌 미립자에 노출된 꿀벌의 사망률이 현저히 증가했다고 보고했다. 불행히도, 수많은 연구에서 미세 플라스틱 이 행동, 번식, 인지, 유전자 발현 등을 포함한 다양한 수생 생물에 미치는 영향과 독성에 대해 보고했다. 반면, 폴리에틸렌 미립자가 육상 생물군에 미치는 생태 독성학적 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 육상 무척추동물에 대한 폴리에틸렌 연구의 대부분은 지렁이에 집중되어 있다. 육상 생물체에서 폴리에틸렌의 위치와 독성에 대한 정보 격차가 매우 커서 더 많은 연구와 관심이 필요하다.

4) 폴리에틸렌의 생분해

증가하는 세계적 폴리에틸렌 폐기물 문제에 직면하여, 전통적인 비생물학적 방법의 한계를 고려할 때, 폐기물을 분해하거나 귀중한 제품으로 전환하는 생물학적 방법이 점점 더 고려되고 있다. 폴리에틸렌을 식민지화할 수 있는 미생물은 1970년대에 처음 발견되었다. 그 이후로, 이 미생물은 폴리에틸렌을 분해하는 생물학적 수단으로 사용되기 위해 지속적으로 조사되었다. 최근 몇 년 동안, 이 연구는 주로 폴리에틸렌에 초점을 맞추었는데, 적어도 부분적으로는 폴리에틸렌의 불활성 구조로 인해 환경에서 분해되지 않기 때문이다.

폴리에틸렌의 생분해는 생물체(주로 무척추동물, 조류, 박테리아, 균류 등)가 폴리에틸렌을 분해하여 이를 식량원으로 이용하는 과정으로 정의된다. 전통적인 분해 방법과 비교했을 때, 생분해는 낮은 비용과 강력한 작동성이라는 이점을 제공한다. 또한 환경에 독성 가스와 유해 화합물을 남기지 않으므로 흥미로운 생태학적, 환경친화적인 폴리에틸렌 분해 방법이다.

4-1. 미생물에 의한 폴리에틸렌 분해

미생물은 환경 속의 다양한 유기 및 무기 화합물을 대사하는 능력으로 인해 항상 오염 물질의 축적을 생물학적으로 방지하는 최전선에 있었다. 따라서 현대 생명공학과 과학적 배경의 지원을 받아 폴리머의 생물학적 변형에서 미생물이 수행하는 특정 역할을 더 잘 이해할 필요가 있다. 미생물 군집은 강력한 환경 적응력과 다양한 화학 물질을 기질로 활용할 수 있는 능력으로 인해 잠재적인 폴리에틸렌 분해물로 간주된다.

앞서 언급했듯이 폴리에틸렌 생분해의 목표는 자연적으로 분해될 수 없는 폴리에틸렌 폐기물을 자연 환경의 화학적 순환에 다시 참여할 수 있는 무독성 저분자량 화합물로 전환하는 것이다. 폴리에틸렌의 생분해에 관련된 다양한 생화학적 분해 경로는 생물 단편화, 생분해, 동화 및 무기화로 나눌 수 있다. 이러한 모든 단계는 다양한 활성 효소의 작용을 통해 달성된다(Pathak, 2017).

폴리에틸렌 생분해 과정의 첫 번째 단계는 미생물의 식민지화이다. 미생물이나 무척추동물은 화학적, 물리적 수단을 통해 화학적, 기계적, 물리적 특성을 변화시킨다 (Anjana et al., 2020). 수많은 연구 결과에 따르면 바이오필름 형성은 폴리에틸렌 표면과 박테리아 간의 상호 작용을 크게 증가시킨다는 사실이 밝혀졌다. (Schwibbert et al., 2019). R ruber 와 같은 바이오필름 형성 박테리아는 바이오필름을 형성할 수 없는 박테리아에 비해 저밀도 폴리에틸렌을 더 단단히 부착하고 더 잘 분해하는 것으로 관찰되었다(Santo et al., 2013). 곰팡이 세포가 생성한 균사는 폴리에틸렌 표면에 단단히 부착될 수 있다. 실제로 거의 모든 유형의 물체 표면에 부착될 수 있다 (Sánchez, 2020). 미생물이 폴리에틸렌 표면에 부착되면 이 폴리머를 유일한 탄소원으로 사용하여 계속 번식한다.

두 번째 단계는 탈중합 단계로, 세포외 효소와 미생물이 자유 라디칼을 생성하고, 이는 효소 촉매 작용과 함께 폴리에틸렌을 더 작은 단위로 분해한다 (Jenkins et al., 2019). 지금까지 PE의 생분해 중 일반적으로 관찰되는 탈중합 패턴은 광범위한 탈중합, 즉 PE의 수평균 분자량(Mn)과 중량평균 분자량(Mw)이 감소하고 분자량 분포(MWD)가 낮은 분자량 방향으로 감소하는 것이다 (Yang et al., 2018b).예를 들어, Zhang과 동료들은 라카제를 생성하는 A. flavus 균주 PEDX3 로 처리한 폴리에틸렌 샘플의 분자량이 대조 샘플보다 상당히 낮았다고 보고했다. Mw는 132 KD, Mn은 29 KD로 떨어졌다 (Zhang et al., 2020b).

과산화효소는 또한 이 탈중합 모드에서 작동하며 과산화효소로 처리한 LDPE 샘플의 Mw도 상당히 감소합니다(Mohammadi et al., 2022). 분자량 또는 기질 결정성이 감소함에 따라 탈중합 속도는 일반적으로 대략 선형 관계로 증가합니다 (Wei et al., 2019). 이를 위해 미생물은 폴리머의 분자량을 더욱 줄이고 이를 작은 분자 화합물로 산화시킬 수 있어야 한다. 주요 분해에는 미생물 세포(세포외/세포내)에 존재하는 효소가 관여하며, 이는 폴리머 사슬을 분해시킨다(Amobonye et al., 2021). 이러한 효소 반응은 물이 존재하는 경우 기질의 화학 결합을 끊어 올리고머 또는 단량체를 형성한다 (Pathak, 2017).

세 번째 단계는 동화 단계로, 단편화 과정에서 생성된 저분자량 화합물은 미생물의 세포질로 운반되어야 한다. Shahnawaz 등은 폴리머 분해 산물인 옥타데칸이 Pseudomonas (샤나와즈 등, 2019). 또 다른 연구에서는 올레핀 보조 박테리아에 널리 존재하는 막 결합 효소가 올레핀의 초기 산화에 작용하여 폴리머 분해와 대사산물 방출을 더욱 촉진하는 것으로 나타났다.(Durairaj 등, 2016).

네 번째 단계는 광물화 과정이다. 폴리에틸렌 분해 산물이 세포로 운반되면 다양한 복잡한 효소 반응을 거칩니다. 관련 효소는 세포 내 동화 작용을 사용하여 폴리머 사슬을 분해하고 CO 2 , H 2 O, CH 4 및 N 2 와 같은 대사 산물을 방출합니다. 마지막으로 폴리에틸렌의 무해한 처리 또는 재사용이 실현됩니다. Yang 등은 동위원소 추적 및 CO 2 방출 정량화와 같은 기술을 통해 폴리에틸렌의 완전한 광물화를 입증했다 (양 등, 2020). 무기화 단계가 호기성 또는 혐기성 조건에서 수행되는지 여부에 관계없이 퍼옥시다아제, 리파아제, 에스테라아제, 큐티나아제 및 라카아제를 포함한 다양한 효소의 활동이 필요하다.(알셰흐레이, 2017).

그림은 미생물의 폴리에틸렌 분해 과정을 간략히 나타낸 것이다.

표는 생물종에 따른 폴리에틸렌의 분해 효율에 관한 내용이다.

3. 플라스틱 벨류체인 구상

비닐 봉투의 재료로 흔히 사용되는 폴리에틸렌을 대상으로 선정했다. 폴리에틸렌이 세계에서 가장 많이 생산되며 다양하게 사용되므로 광범위한 활용을 위해 폴리에틸렌(PE)를 대상 플라스틱 종류로 선정했다.

플라스틱을 화학적으로 처리하여 새로운 상품을 만드는 재활용 과정에선 필수적으로 열이 필요한데, 이에 필요한 열을 생산하는 과정에서 발생하는 환경오염도 상당히 클 것으로 예상되므로 폐플라스틱의 분해를 통한 친환경적인 벨류체인을 구상해 보았다.

먼저 폴리 에틸렌은 사용 및 처리 과정에서 유해 화학 물질 배출이 거의 없으며 생분해 및 광분해 가능성이나 관련 연구가 플라스틱 중 가장 많이 진행되는 종류이다. 그러나 광분해는 시간이 너무 오래 걸리며 환경 오염 물질이 발생한다. 반면에 미생물을 이용한 폴리에틸렌의 생분해는 앞서 언급했다시피 수많은 미생물에 대해 생분해에 걸리는 시간, 분해되는 양, 미생물을 키운 환경 등 자세한 연구가 진행되어 있다. 그러므로 가장 효율적인 플라스틱의 분해 방법은 미생물을 이용한 생분해라 판단했다. 특히 미생물 한 종류당 일정한 기간 동안 분해할 수 있는 플라스틱의 양이 한정되어 있으므로 다양한 미생물을 혼합해서 플라스틱을 분해시킬 것이다. 따라서 이러한 폴리에틸렌의 효율적인 생산과 사용, 처리를 위해서 다음과 같은 벨류체인을 제안한다.

부록. 플라스틱의 종류

플라스틱은 가열 시 표면 특성에 따라 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱으로 나눌 수 있다. 상온에서 플라스틱은 보통 고체 또는 엘라스토머 상태로 존재하며, 가공 및 성형을 위해서는 가열하여 점성이 있고 유동적인 상태로 만들어야 한다. 이 과정에서 두 유형의 플라스틱은 서로 다른 특징을 보인다.

열가소성 플라스틱은 경화 후 재가열하면 다시 부드러워질 수 있다. 이때 분자 구조는 선형이며, 가열 시 가교 결합이 형성되지 않아 분자 사슬이 자유롭게 움직여 녹거나 용매에 녹을 수 있다. 열경화성 플라스틱은 성형 후 재가열해도 부드러워지지 않는다. 오히려 고온에서는 분해가 일어나며, 재활용이 어렵다. 성형 전에 이 플라스틱은 열가소성 플라스틱과 유사한 사슬 구조를 가지고 있지만, 성형하는 동안 열이나 화학 반응을 통해 가교 결합을 형성하여 3차원 네트워크 구조를 만든다. 이 구조로 인해 경화 후에는 녹지 않는 불용성 고체가 된다.

열가소성 플라스틱은 녹는점이 낮고, 녹는점과 열분해 온도 사이에 가공 가능한 범위가 있다. 따라서 여러 형태로 성형할 수 있으며, 재용융 및 재활용이 가능하다. 성능이 저하되기 전까지 최대 7회까지 재활용할 수 있다. 열경화성 플라스틱은 녹는점이 분해 온도보다 높아서, 경화 후 재가열하면 녹지 않고 분해된다. 이로 인해 재활용이 불가능하다.

두 플라스틱 모두 녹과 부식에 강해 실외 사용이나 부식성 매체와의 접촉에 적합하다. 그러나 열가소성 플라스틱이 열경화성 플라스틱보다 화학적 부식에 더 잘 견딘다.

열경화성 플라스틱은 일반적으로 내열성과 내구성이 더 뛰어나고, 구조적 강도, 인성, 내충격성에서 우수하다. 또한 유리섬유나 탄소섬유로 강화될 수 있어 더 가볍고 내구성이 좋다. 치수 안정성도 우수해 내구성이 요구되는 곳에 적합하다.

열경화성 플라스틱은 수지 트랜스퍼 몰딩(RTM)이나 반응 사출 몰딩(RIM) 같은 방법으로 액체 상태에서 가공된다. 경화 공정에는 억제제, 경화제, 가소제, 필러가 사용되며, 강화제는 원하는 결과에 따라 선택된다.

열가소성 플라스틱은 사출 성형, 압출, 진공 성형, 열성형 등의 방법으로 가공된다. 이 플라스틱은 단열성이 뛰어나 냉각 시간이 더 길어지는 경향이 있다.

정리하자면, 열가소성 플라스틱은 가열 후 재가열하여 재사용이 가능하지만, 열경화성 플라스틱은 한 번 경화되면 재가열해도 녹지 않고 분해된다. 각 플라스틱은 용도와 환경에 따라 특성이 다르게 적용되며, 가공 방법도 차이가 있다.

PET (1): Polyethylene terephthalate 폴리에틸렌 테레프탈레이트

PET는 단단하고 투명한 플라스틱으로 물병, 탄산음료 병, 빗, 가방, 카펫 등 다양한 제품에 사용된다. 특히 재활용이 활발하며, 최근에는 실 형태로 재활용해 옷을 만드는 기술도 개발되었다. 하지만 다루기 까다로운 재료라 다른 플라스틱으로 먼저 시작하는 것이 좋다.

특징: 가벼움, 외부 충격에 강함, 중강성

장점: 강하고 딱딱함, 물과 산화 방지막, 높은 절연성

단점: 몰드 수축, 내열성 부족, 유해 공기 배출

안전성: 중간

경고: 장기간 사용 시 유해 성분 노출 위험이 있다.

일반적인 용도: 물병, 음료수/주스병, 포장 재료, 필름, 전기 장치

PP 기계와의 호환성: 여전히 연구 중

HDPE (2): High-density polyethylene 고밀도 폴리에틸렌

HDPE는 음식 및 음료 용기, 샴푸통, 세제통, 장난감, 병뚜껑 등에 주로 사용된다. 재활용이 용이하고, 프레셔스 플라스틱 기계에 적합해 초보자가 다루기 좋은 재료다.

특징: 불활성, 열안정성, 잘 늘어나며 견고함

장점: 저렴함, 높은 화학적 저항성, 전기적 특성, 양호한 마찰 동작

단점: PP보다 무르고 타기 쉬움, 자외선 저항성 부족

안전성: 좋음

경고: 불에 닿지 않으면 안전하나 첨가제의 유해성을 항상 주의해야 한다.

일반적인 용도: 파이프, 완구, 상자, 포장용 필름

PP 기계와의 호환성: 매우 적합, 낮은 온도에서 녹고 성형이 쉬움

PVC (3): Polyvinyl chloride 폴리염화 비닐

PVC는 주로 배관 파이프 제작에 사용되며, 열을 가하면 유독 염화물이 방출된다. PP 기계에는 적합하지 않다.

특징: 높은 절연성, 불활성

장점: 저렴함, 산성 및 알칼리 저항성, 불이 잘 붙지 않음

단점: 과열 시 질적 저하, 자외선에 약함, 열을 가하면 유해물질 방출

안전성: 위험

경고: 염산과 다이옥신 배출 가능성

일반적인 용도: 인조 가죽, 밀봉제, 파이프, 건축 자재

PP 기계와의 호환성: 사용 금지

LDPE (4): Low-density polyethylene 저밀도 폴리에틸렌

LDPE는 랩, 비닐봉지, 짜서 마실 수 있는 병 등에 사용된다. 재활용이 어려운 편이지만, 적절한 기술을 활용하면 내구성 있는 섬유로 만들 수 있다.

특징: 불활성, 유연함, 절연성

장점: 저렴함, 화학적 저항성, 가공이 쉬움

단점: 잘 늘어나지 않음, 열에 약함, 자외선 저항성 부족

안전성: 좋음

경고: 첨가제의 유해성을 주의해야 한다.

일반적인 용도: 비닐봉지, 사발, 용기, 파이프

PP 기계와의 호환성: 분쇄가 어렵지만, 대리석 무늬 표현에 유리

PP (5): Polypropylene 폴리프로필렌

PP는 튼튼하고 고온에서도 안정적인 플라스틱으로, 식품 저장 용기, 장난감, 포장재 등에 널리 사용된다. PP는 프레셔스 플라스틱 기계에 적합한 재료다.

특징: 매우 다양함

장점: 내열성 높고 강함, 저밀도

단점: 0℃ 이하에서 깨지기 쉬움, 자외선 저항성 낮음

안전성: 좋음

경고: 첨가제의 유해성을 주의해야 한다.

일반적인 용도: 건축 부품, 장난감, 필름, 섬유, 밧줄

PP 기계와의 호환성: 모든 기계에 적합

PS (6): Polystyrene 폴리스티렌

PS는 스티로폼으로 잘 알려져 있으며, 일회용 커피 컵, 식료품 용기, 포장재 등으로 사용된다. 재활용 가능하지만 효율이 낮다.

특징: 투명함, 광택, 견고함

장점: 저렴함, 몰드 수축성 낮음, 훌륭한 절연체

단점: 깨지기 쉬움, 화학적 저항성 낮음

안전성: 중간

경고: 열에 가하면 스티렌 방출 가능성

일반적인 용도: 장난감, CD 케이스, 커트러리

PP 기계와의 호환성: 압출, 시트, 광택 작업에 적합

MIX(7): 혼합 플라스틱

MIX는 여러 플라스틱이 혼합된 재료로, 재활용이 어렵지만 ABS, PLA, 나일론 같은 특정 재료는 작업에 유용하다.

특징: 다양한 특성

장점: 특정 플라스틱 작업에 유리

단점: 혼합 시 재활용 불가

안전성: 혼합된 경우 안전성 낮음

경고: 일부 플라스틱은 유독 가스를 방출할 수 있음

일반적인 용도: 장난감, CD 케이스, 전기 주택

PP 기계와의 호환성: 압출, 시트 작업에 적합

출처:

ScienceDirect [Environmental toxicity and deposition of polyethylene]

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651322007734

네이버 블로그 [플라스틱의 종류와 특징, 용도 정리]

https://blog.naver.com/purplemolly/221345735998

데일리환경 [올바른 분리배출 위해 알아야 할... ‘7가지 플라스틱 종류’]

https://www.dailyt.co.kr/newsView/dlt202305100010

(서울 환경 연합) 프레셔스 플라스틱 서울

https://ppseoul.com/thebasicsofplastic