The Future In Carbon Fibre Recycling

TECHNOLOGY INTRODUCTION

획기적이고 친환경적인 기술로 폐 CFRP에서 탄소섬유의 본래 물성을 거의 그대로 유지하며 회수하는 재생 기술입니다.

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic; 탄소섬유 강화 플라스틱)는 탄소섬유(Carbon Fiber; CF)를 수지(Resin)에 함침(impregnated)하여 경화함으로써 고강도(강철의 10배), 고탄성(강철의 7배) 및 초경량(강철의 4분의 1) 특성을 구현하는 첨단 복합 소재이며, 차량, 선박, 항공기, 풍력발전 블레이드 등 경량화를 추구하는 분야는 물론 건축/토목, 의료, 레저 및 생활용품에 이르기까지 우수한 물성을 이용하기 위하여 산업 전반에서 그 수요가 급증하고 있습니다.

탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)

– Carbon Fiber Reinforced Plastic (Polymer)

탄소섬유의 용도

– 초경량화, 초고강도, 고탄성 소재 필요 

  • 초기 : 고비용 ➔ 스포츠/레저(골프채, 낚시대 등), 군사(스텔스기, 블랙호크, 미사일), 우주선
  • 최근 : 자동차, 선박, 풍력발전, 유전(파이프, 굴삭기), 건축/토목, 스포츠, 의공학 등, 환경산업(공기정화, 정수기 등)

 

한편, 사용 후 폐 CFRP는 열경화성 수지의 난분해 성질로 인하여 처리가 어려웠기 때문에 최근까지도 단순 매립(land-fill)에 의존해왔으나, 각종 환경규제의 강화로 인하여 현재는 매립이 불가능하고, 대부분 열소각법(thermal burning, incineration)을 이용한 처리를 진행하고 있습니다.

CFRP 리사이클링은 고가의 탄소섬유를 함유하는 폐 CFRP 내의 탄소섬유를 재사용하기 위한 기술로, 그 중 열소각법은 폐 CFRP를 불에 태워 잔류하는 탄소섬유를 회수하는 방법이고, 영국의 ELG Carbon Fibre 등 해외 여러 업체에서 사업을 진행하고 있습니다.

최근, 폐 CFRP의 배출량 증가 및 환경오염에 대한 규제 강화에 따라, 종래 열소각법에 의한 CFRP 리사이클링 방법은 대형 소각로 등 거대 시설 및 장치가 필요하게 되고, 심각한 대기오염을 유발하는 독성가스(CO, CO2, NOx, 다이옥신 등)를 정화하기 위한 대형 정화처리 시설이 필수적이어서 설비투자 비용 및 유지 비용이 급격히 증가하여 사업의 확장성과 경제성이 악화되는 문제점을 보이고 있습니다.

또한, 열소각법에 의한 리사이클링은 고열 소각로를 이용하므로 연소 중 산화 또는 불순물 흡착 등에 의해 재생탄소섬유의 품질 손상이 발생하고 탄소섬유 회수율이 낮아져서 리사이클링에 의한 재생탄소섬유 임에도 불구하고 높은 가격으로 인하여 산업 전반에의 적용이 제한적인 상황입니다.

CFRP Recycling의 필요성

➣ 자원의 재이용 및 환경 부담 감소

  • 폐CFRP의 처리 현황
    • 일반소각로에서 완전 소각 X (shrsmswja + 3550℃)
    • 매립 위주로 처리
  • 법룰적 규제 강화
    • 매립 또는 연소처리 X
➣ 친환경 리사이클링 기술 필요 !!

㈜카텍에이치는 이와 같은 종래 열소각법의 문제점(환경오염 유발, 저품질, 저수율 및 높은 가격)을 해결하기 위하여, 난분해성으로 알려진 CFRP 내의 에폭시(epoxy)와 같은 열경화성 수지를 저온(<100℃) 및 상압(1기압) 조건에서 화학 용액 및 첨가제를 이용하여 분해할 수 있는 기술을 확보함으로써, 친환경적인 공정을 통해 고품질의 재생탄소섬유를 고수율, 저비용으로 회수할 수 있는 양산화 기술을 확보하였습니다.

 

CFRP Recycling 기술 I

종래기술: 열소각법 (Pyrolysis)

CFRP Recycling 기술 II

최신기술: 화학적 분해 (Chemical Decomposition)

(1) 친환경 리사이클링 기술

종래 열소각법은 심각한 환경오염을 유발하는 문제점이 있으나, ㈜카텍에이치의 기술은 화학 용액을 이용한 열경화성 수지의 해중합법으로 대기오염이 발생하지 않고 폐 용액은 증류 및 농축을 통해 응축액의 재사용이 가능하므로 실제 배출되는 물질은 젤(gel) 상태의 유기 잔류물이며, 이 또한 수지 포밍(resin forming) 기술을 통해 대부분 업사이클링(upcycling)이 가능하여 실질적으로 폐기물이나 폐용액의 배출이 거의 없는 친환경적인 기술입니다.

(2) 고품질, 고수율 리사이클링 기술

㈜카텍에이치의 화학적 분해법은 탄소섬유 원사 품질(예, 인장강도)의 90% 이상(실험 데이터로는 95% 이상)의 고품질 재생탄소섬유를 90% 이상의 회수율(CFRP 내 탄소섬유 중량 대비 회수된 탄소섬유 중량 비율, 실험 데이터로는 95% 이상)로 생산할 수 있는 기술입니다. 이는 기존의 열소각법에서와 같은 소각 처리가 없기 때문에 탄소섬유의 표면 손상 등이 거의 발생하지 않아서 물성을 그대로 유지한 채로 회수할 수 있기 때문이며, 동일한 이유로 불량품의 발생이 거의 없기 때문에 CFRP 내에 함유된 탄소섬유를 손실없이 회수할 수 있음에 따른 것입니다. 더불어, 회수된 재생탄소섬유에 잔류하는 수지 잔류물 함량도 열중량 분석 결과 2% 이내로 유지되므로 오염되지 않은 고품질 탄소섬유를 회수할 수 있는 기술입니다.

(3) 경제적 리사이클링 기술

㈜카텍에이치에서 화학적 분해법을 이용하여 회수된 재생탄소섬유는 낮은 설비 투자 비용과 유지 비용, 높은 공정 수율 및 품질을 통해 우수한 가격 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 기존 열소각법에 의한 재생탄소섬유 대비 70% 이하의 가격으로 시장에 공급이 가능하며 이를 통해 유럽이나 미국 등 열소각법 리사이클링 업체들과의 시장 경쟁력을 확보할 수 있으며, 우수한 품질의 재생탄소섬유를 경쟁력 있는 가격으로 공급함으로써 재생탄소섬유 관련 업체의 불모지인 국내는 물론 전세계 산업 전반에 재생탄소섬유의 적용을 지속적으로 확대할 예정입니다.

㈜카텍에이치는 회수된 재생탄소섬유 뿐만 아니라, Chopped CF(절단된 탄소섬유), Milled CF(탄소섬유 분말) 등의 1차적 가공 제품, 플라스틱 수지와 혼합하여 압출한 컴파운딩 펠릿(Pellet), 3D 프린팅 필라멘트 및 탄소섬유 부직포(carbon paper, 건식) 등의 2차 가공품을 제공함으로써 재생탄소섬유의 부가가치를 극대화하기 위한 노력을 지속하고 있으며, 향후 차량 부품 등의 3차 응용 제품을 공급하기 위한 기술 및 설비에도 투자를 계속하고 있습니다.

Products

Our Recycling Method

CFRP 폐기물로 인한 환경오염 방지 및 고가의 유용자원 (탄소섬유) 재활용 기술을 활용한 획기적이고 친환경적인 기술로 폐 CFRP에서 탄소섬유의 본래 물성을 거의 그대로 유지하며 회수하는 재생 기술입니다.

카텍에이치 핵심경쟁력

카텍에이치는 땅에 묻고 불로 태워져서 버려지는 고부가치 폐 탄소섬유 강화 플라스틱을
100% 친환경적 처리로 우수한
재생탄소섬유를 회수하는 리사이클링 혁신 업체입니다.

친환경 리사이클링

물을 이용한 용매 친환경 기술

경제적인 회수

효율적인 공정으로 경제적인 회수

높은 회수율

탄소섬유와 에폭시 회수율 90%이상

회수품의 품질

회수된 탄소섬유와 에폭시의 뛰어난 품질