재분쇄 원료 사용 (분쇄재 투입, 이송 문제, 보조장비)

솔직히 저는 처음에 분쇄재를 그냥 신재에 섞어 넣으면 되는 거 아닌가 하고 단순하게 생각했습니다. 그런데 현장에서 직접 써보니 그게 얼마나 안일한 생각이었는지 금방 알게 됐습니다. 재분쇄 원료는 형태도 크기도 제각각이고, 분진까지 섞여 있어서 이송 파이프가 막히고 성형기 주변이 지저분해지는 일이 반복됐습니다. 원가 절감이 목표였는데, 정작 관리 비용이 더 들어가는 상황이 된 것입니다.

 

분쇄실

분쇄재 투입, 왜 생각처럼 안 될까요?

재분쇄 원료를 공정에 투입하다 보면 가장 먼저 마주치는 문제가 바로 흐름성 부족입니다. 여기서 흐름성이란 원료가 호퍼(hopper)나 이송 배관을 통해 막힘 없이 이동하는 능력을 말합니다. 펠렛(pellet) 형태의 신재는 크기가 균일하고 표면이 매끄러워 중력만으로도 잘 흘러내립니다. 그런데 분쇄재는 전혀 다릅니다.

제가 직접 써봤는데, 시트나 필름 스크랩에서 나온 분쇄재는 납작하고 가벼워서 투입구 안에서 쉽게 뭉치거나 브릿지(bridge) 현상을 일으킵니다. 브릿지 현상이란 원료가 투입구나 배관 안에서 서로 맞물려 아치 형태로 굳어버리면서 흐름이 완전히 막혀버리는 상태를 말합니다. 이게 한 번 생기면 작업자가 직접 뚫어야 해서 라인이 멈추는 일이 생깁니다.

PP나 PS 같은 소재는 그나마 낫습니다. 제 경험상 이런 소재는 분쇄기에서 나온 직후 사이클론 호퍼 분배기를 통해 신재와 일정 비율로 바로 섞어서 성형기에 투입하는 방식이 현실적으로 가능했습니다. 사이클론 호퍼 분배기란 회오리 기류를 이용해 원료와 공기를 분리하면서 동시에 일정 비율로 혼합 공급하는 장치입니다. 하지만 내장재 제품용 분쇄재처럼 원료를 원재료실에 쌓아뒀다가 한꺼번에 쓰는 방식은 제가 해봤을 때 완전히 실패였습니다. 분진이 쌓이고 창고 전체가 엉망이 됐습니다.

문제는 분쇄재의 물리적 특성이 스크랩 출처마다 다르다는 점입니다. 두꺼운 성형품에서 나온 스크랩은 절단 후에도 입자가 묵직해서 중력 흐름을 어느 정도 유지합니다. 반면 압출 PET 시트나 농업용 필름처럼 두께가 5~20 밀(mils) 수준인 얇은 재료의 분쇄재는 깃털처럼 가벼워서 기존 이송 시스템으로는 감당이 안 됩니다. 발포 제품 분쇄재는 말할 것도 없고, 공기로 팽창된 구조 때문에 흡사 스티로폼 부스러기를 이송하는 것과 비슷한 수준입니다.

• 후육(두꺼운 벽) 성형품 분쇄재: 입자 무게가 있어 중력 흐름 유지 가능
• PET 시트·필름 분쇄재: 납작하고 가벼워 뭉침·브릿지 현상 빈발
• 발포 제품 분쇄재: 밀도가 극도로 낮아 일반 이송 장비로 처리 불가
• PP·PS 분쇄재: 상대적으로 다루기 쉬우나 분진 관리는 여전히 필요

소형 정밀 사출을 할 때는 원재료가 비싸다 보니 분쇄재를 체에 직접 걸러 분진을 최대한 제거하고 썼습니다. 그런데 대형 사출기에서 대량으로 쓰려면 그 방식으론 도저히 안 됩니다. 손으로 체질할 수 있는 양이 아니기 때문입니다. 이 현실을 직접 겪고 나서야 왜 별도의 분리 장비가 필요한지를 몸으로 이해하게 됐습니다.

요약: 분쇄재는 형태·밀도·분진 특성이 소재마다 달라, 단순 투입 시 브릿지 현상과 이송 막힘이 반복되므로 소재별 특성을 먼저 파악해야 합니다.

 

이송 문제를 줄이려면 보조장비 체질 개선이 먼저입니다

분쇄재 사용 비율을 늘리고 싶다면 성형기 조건을 건드리기 전에 먼저 물어봐야 할 것이 있습니다. 지금 이송 시스템이 분쇄재를 받아낼 준비가 돼 있는가, 하는 것입니다. 제 경험상 이 준비가 안 된 상태에서 분쇄재 비율만 높이면 투입구에서 막히고, 분배 비율이 틀어지고, 결국 불량률이 올라가는 악순환이 됩니다.

가장 먼저 고려해야 할 것이 필터 없는 수신기(FilterLess receiver)입니다. 분쇄재는 분진이 많아서 망 필터가 달린 일반 리시버(receiver)를 쓰면 필터가 금방 막혀버립니다. 리시버란 이송 배관 끝에서 원료를 받아 호퍼로 공급하는 장치입니다. Conair사의 FilterLess 리시버는 역방향 사이클론(reverse cyclonic) 방식을 사용해 이송 공기와 원료를 분리하는데, 필터 교체 없이 분진이 많은 분쇄재를 지속적으로 처리할 수 있어 유지보수 부담이 크게 줄어듭니다(출처: 플라스틱코리아).

혼합 비율 제어 방식도 상황에 따라 달리 가져가야 합니다. 내장재처럼 신재 대 분쇄재 비율이 품질에 크게 영향을 주지 않는 제품은 배합밸브(ratio valve)만으로도 일정한 비율 유지가 가능합니다. 배합밸브란 두 가지 원료의 투입 비율을 기계적으로 고정하는 단순한 밸브 장치를 말합니다. 그런데 비율 정밀도가 중요한 제품이라면 오거(auger) 구동 방식의 투입 장치가 필요합니다. 오거란 나선형 스크루가 회전하면서 원료를 강제로 밀어 넣는 구조로, 가볍고 흐름성이 나쁜 필름 플레이크도 일정량씩 정확하게 공급할 수 있습니다.

저는 내장재 제품에 한해 성형기 옆에 건조 호퍼(dryer hopper)를 설치하고, 건조 후 분배기를 통해 신재와 분쇄재를 섞어 투입하는 방식을 지금도 쓰고 있습니다. 건조 호퍼란 흡습성 원료의 수분을 제거하면서 동시에 성형기 직전 단계에서 원료를 보관·공급하는 장치입니다. 이 방식이 효과적인 이유는 분쇄재를 원재료실에 장기간 쌓아두지 않고 바로바로 소진하기 때문에 분진 오염을 최소화할 수 있기 때문입니다. 분쇄재를 창고에 모아두면 분진이 쌓여 원료실과 성형기 주변이 지저분해지는 것은 제가 이미 경험해서 잘 압니다. 그래서 다시는 그 방식으로 돌아가고 싶지 않습니다.

PCR(Post-Consumer Recycled) 원료, 즉 소비자가 실제로 사용한 뒤 회수된 재활용 원료를 외부에서 구매해 쓰는 경우도 마찬가지입니다. PCR 원료는 공정 내 스크랩보다 오염도가 높고 품질 편차도 크기 때문에 결정화장치(crystallizer)를 통해 원료를 사전 처리하는 단계가 필요합니다. 결정화장치란 비정질 PET 같은 흡습성 소재를 건조 전에 일정 온도로 가열해 결정화 구조로 바꿔주는 장치로, 이 과정을 거쳐야 건조 중 원료끼리 달라붙는 문제를 막을 수 있습니다(출처: Conair Group). 이 장비들이 제자리를 잡아야 비로소 분쇄재 비율을 높여도 품질이 흔들리지 않는 기반이 마련됩니다.

요약: 분쇄재 사용 비율을 늘리려면 FilterLess 리시버, 오거 투입장치, 건조 호퍼 등 보조장비의 체계적 구성이 선행되어야 하며, 이것이 품질 안정의 핵심입니다.

 

자주 묻는 질문

Q. 분쇄재를 신재에 바로 섞어 써도 되나요?

A. 소재와 비율에 따라 다릅니다. PP, PS처럼 흡습성이 낮고 분쇄재 입자가 비교적 균일한 경우는 낮은 비율로 직접 혼합이 가능합니다. 그런데 비율이 높아지거나 PET처럼 건조가 필요한 소재라면 건조 호퍼를 반드시 거쳐야 합니다. 제 경험상 준비 없이 바로 섞었다가 투입구 막힘과 불량률 상승을 동시에 겪었습니다.

 

Q. 분쇄재 이송 파이프가 자꾸 막히는데 원인이 뭔가요?

A. 분쇄재 특유의 납작하고 불규칙한 형태가 배관 안에서 브릿지 현상을 만들거나, 분진이 쌓여 필터를 막는 경우가 가장 흔합니다. 이 문제는 FilterLess 리시버로 교체하거나 배관 내경과 이송 펌프 용량을 함께 늘려야 근본적으로 해결됩니다. 파이프 크기만 키운다고 해결되지 않는 경우가 많으니 분진 처리 구조도 함께 점검해야 합니다.

 

Q. 분쇄재를 업체에 맡겨 펠렛으로 만들어 오는 게 더 나을까요?

A. 분쇄재가 대량으로 발생할 때나 보조장비를 갖추기 어려운 상황이라면 재압출을 통해 펠렛으로 만들어 오는 방식이 확실히 안전합니다. 펠렛은 기존 성형 장비에 그대로 투입할 수 있어 공정 변동이 없기 때문입니다. 다만 재압출 비용과 납기가 있어서, 바로바로 소진 가능한 소량이라면 현장 내 직접 투입이 비용 면에서 유리할 수 있습니다.

 

Q. 오거 방식 투입장치가 꼭 필요한 경우는 언제인가요?

A. 신재와 분쇄재의 혼합 비율이 제품 품질에 직접적인 영향을 미칠 때 오거 방식이 필요합니다. 특히 필름 플레이크처럼 가볍고 흐름성이 나쁜 분쇄재를 일정량씩 정확하게 공급해야 할 때는 단순 배합밸브로는 비율이 흔들릴 수 있습니다. 불량률이 혼합 비율과 연동돼 있다면 오거 방식 도입을 검토할 시점입니다.

 

결론

재분쇄 원료 사용 비율을 높이고 싶다면, 성형 조건 최적화보다 이송과 투입 인프라를 먼저 손봐야 한다는 것이 제가 현장에서 얻은 결론입니다. 사출기 옆에 건조 호퍼 하나 달고 분배기를 통해 실시간으로 소진하는 구조가 분진 오염도 줄이고 원가 절감도 동시에 가능한 현실적인 방법이었습니다.

규제와 시장의 압력이 재활용 원료 사용을 점점 더 강하게 요구하고 있는 것은 사실입니다. 하지만 준비 없이 비율만 올리다 보면 품질 문제로 오히려 손실이 커질 수 있습니다. 보조장비 체질 개선에 투자하는 것이 결국 장기적으로 더 수익성 있는 선택이 될 가능성이 높다고 봅니다. 지금 현장의 이송 시스템이 분쇄재를 받아낼 준비가 돼 있는지, 한 번쯤 점검해 볼 시점입니다.

참고: https://www.plastickorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=24702