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레진소재를 재활용할 수 있을까요?
2019-08-14 01:40:43
 
 
 
미국의 Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)의 연구팀은 분자 레벨에서 구성 파트로 분해한 다음 다시 조립할 수 있는 재생 가능한 플라스틱을 디자인하였습니다. 성능이나 품질의 손실없이 다른 모양, 질감 및 색상으로 계속 반복해서 재생할 수 있다고 합니다. Poly(diketoenamine) 또는 PDK 라고 불리는 새로운 물질은 Nature Chemistry 저널에 보고 되었습니다.
 
<되돌릴 수 있는 동적 공유 diketoenamine 결합, 이미지: nature chemistry>
 
Berkeley Lab의 Molecular Foundry의 post doctor 연구원인 Peter Christensen은 “많은 플라스틱들을 재활용하지 못했습니다.(대부분의 플라스틱들은 재활용되도록 만들어지지 않았습니다) 그러나 우리는 분자 관점에서 재활용을 고려한 플라스틱을 조립하는 새로운 방법을 발견했습니다."
연구원들은 새로운 재활용 플라스틱이 오늘날 사용중인 많은 재활용 불가능 플라스틱에 대한 좋은 대안이 될 수 있다고 말하였습니다.
 
Berkeley Lab의 Molecular Foundry의 과학자인 Brett Helms는 “우리는 미래의 폐기물 분류 및 처리를 위해 재활용 시설을 현대화하는데 필요한 인프라에 대해 생각해야 할 중요한 시점에 와 있습니다. 이러한 시설이 PDK 및 관련 플라스틱을 재활용할 수 있다면, 우리는 플라스틱을 매립지나 바다에 버리는 것을 보다 효과적으로 전환할 수 있을 것입니다. 이제 재사용가능하게 플라스틱 재료와 재활용 시설을 설계하는 방법에 대해 생각할 흥미로운 시기입니다." 라고 말하였습니다.
 
연구원들은 섬유, 3D 프린팅과 같은 다양한 응용 분야를 위한 광범위한 열적 및 기계적 특성을 가진 PDK 플라스틱을 개발할 계획입니다. 
 
 
 

 
 
 
<3DGURU Opinion>
우리가 흔히 플라스틱이라고 부르는 3D프린터 소재를 해외에서는 폴리머(Polymer)라고 많이 얘기합니다.  폴리머(Polymer)는 화학용어로, 모노머(monomer)가 결합하여 폴리머(Polymer)가 만들어지는 겁니다. 폴리머에는 섬유, 플라스틱 등이 포함되므로, 플라스틱보다는 좀 더 넓은 의미를 가지고 있습니다.
폴리머는 열가소성수지(thermoplastic)와 열경화성수지(thermoset) 로 분류할 수 있습니다. 
FFF/FDM 방식에서 사용하는 필라멘트는 열가소성 수지입니다. 필라멘트는 출력하고 남은 서포트, 라프트등을 다시 열을 가해서 다시 필라멘트 형태로 만든다면, 재사용이 가능합니다. 참고로, 이 글의 연구원들이 말하는 재활용성과 열가소성수지에 열을 가해서 다시 사용하는 것이 같은 의미의 재활용성인지는 제가 잘 모르겠습니다. (제가 화학자가 아니라서요. ^^;)
 
그리고 SLA/DLP 방식에서 사용하는 레진소재는 열경화성 수지입니다. 레진소재를 이용하여 3D프린터로 출력한 출력물을 다시 재사용을 할 수 없습니다. 물성이 변해버렸기 때무닙니다. 서포트나 라프트, 출력 실패물들은 버리는 수 밖에 없습니다.
 
하지만, Berkely Lab의 연구 결과는 재사용할 수 도 있는 가능성을 보여줍니다. 연구원들은 폴리머(Polymer)상태의 물질을 원래의 모노머(monomer)로 해체를 시키는 방법을 찾았고, 이 모노머(monomer)들을 다시 결합하여 폴리머(Polymer)로 만들었는데, 성능이나 품질이 변함이 없었다는 겁니다.
 
제가 화학자가 아니라서 100% 확신을 할 수 는 없지만, 이 연구원들이 실험한 PDK라는 물질이 SLA 3D프린터에서 사용하는 레진 소재는 아닌것 같습니다만, 열경화성 수지류가 아닐까 추측해봅니다. 
 
 
 
우리는 너무나 많은 플라스틱을 사용하고 버리고 있습니다. 바다에서 잡힌 물고기들의 배안에서 엄청난 양의 플라스틱들이 나오고 있습니다. 우리가 일회용 플라스틱제품 사용을 줄이는 것과 같은 활동들도 중요하지만, 플라스틱 소재를 사용하는 3D프린터에서 버려지는 필라멘트, 레진, 파우더 들을 재사용할 수 있는 방안을 마련하는 것도 중요합니다. 
저희 3D그루도 관련하여 몇가지 기사들을 포스팅하였습니다. Henkel의 3D프린터용 쓰레기 재활용 방안 재활용 플라스틱을 스포츠 용품 제작에 사용한 사례 등입니다.
 
3D프린팅 마켓은 전세계적으로 매년 20% 이상의 성장을 하고 있습니다. 즉, 3D프린터의 사용량은 갈 수 록 많아질것입니다. 
생산방식상 CNC와 같은 절삭가공방식과 비교하여 제품 제작과정에서 발생하는 쓰레기는 훨씬 적게 나오므로 친환경적인 생산방식입니다. 하지만, 서포트, 출력실패 등으로 발생한 필라멘트, 레진, 파우더 소재를 재활용할 수 있는 방안을 마련하는 것은 지구와 우리의 후손들을 위해서 중요한 일입니다.
 
 
 
 
순환 경제(Circular Economy), 지속가능성(Sustainability) 등 올바른 미래를 만들기 위한 이러한 것들은 갈수록 중요해질 것입니다. 3D프린팅 산업도 예외가 될 수 없습니다. 연구원의 말처럼 우리도 이제는 3D프린터에서 버려지는 플라스틱 소재들을 재활용할 수 있는 방안을 모색해야 할 것입니다.
 
Berkeley Lab 연구원들이 3D프린팅 분야와 같은 활용분야를 위해서도 PDK 플라스틱을 개발할 계획이라고 밝혔으니 기대해봅니다.
 
 
 
이상입니다. -3D그루-
 

 
 
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