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2019-07-15

고등기술硏, 폐디스플레이 재활용 기술 환경보호·자원회수 ‘1석2조’

작성자 : 고등기술연구원      조회수 : 2,777

고등기술硏, 폐디스플레이 재활용 기술 환경보호·자원회수 ‘1석2조’



전 세계적으로 디스플레이 기기는 가정, 학교, 공공기관 등에서 필수적으로 사용될 만큼 일상생활에서 없어서는 안 될 필수 가전제품으로 자리매김 했다.


특히 국내 디스플레이 제조 기술은 세계적으로 인정받을 만큼 그 수준이 상당히 높으며, 디스플레이 산업 역시 빠르게 성장하고 있다.


하지만 디스플레이 기기의 사용량이 꾸준히 증가하고 있는데 반해 폐기물로 발생하는 폐디스플레이에 대한 전문화된 재활용 기술은 아직까지 부재하다.


국내 폐디스플레이 재활용 기술은 폐디스플레이를 구성하는 플라스틱, PCB, 고철 등 일부 부품에 대해서만 재활용되고 있는 실정이며, 해체/선별 및 무해화 공정 등 재활용 기술 체계 자체가 확립돼 있지 않아 선진국에 비해 폐디스플레이 재활용 기술은 매우 낮은 수준이다.


현재 국내 폐디스플레이 발생량에 대한 공식적인 통계자료는 없으나, 전국에 구축돼 있는 각 지역별 재활용센터의 처리량을 통해 그 발생량을 추정해보면 2015년도 기준으로 약 475만대 이상의 폐디스플레이가 발생한 것으로 파악되며, 그 중 폐LCD(Liquid Crystal Display)는 약 142만대 정도로 전체 폐디스플레이 발생량의 약 30%를 차지한다.


LCD 제품의 국내 수요와 보급 및 확대된 시기를 감안하고 제품의 수명을 10년 내외로 가정할 경우 향후 폐LCD의 발생량이 급속히 증가해 전체 폐디스플레이 발생량 중 폐LCD의 비중이 80% 이상을 차지할 것으로 예상된다.


특히 폐LCD의 부품 중 백라이트 유닛에 포함돼 있는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)의 경우 다량의 수은을 함유하고 있어 현재 전량 수작업에 의존하고 있는 국내 재활용 업체의 작업환경을 고려했을 경우 작업자가 인체에 치명적인 수은에 쉽게 노출될 위험성이 있다.


또한 LCD 제품의 LCD 패널에는 고부가가치를 갖는 고품위의 LCD 유리와 희토류 금속인 인듐이 다량 포함돼 있어 그 부가가치가 상당히 높으나 재활용 기술의 부재로 현재 전량 폐기처분되고 있는 실정이다.


LCD 패널 유리의 경우 폐LCD 제품에서 연간 약 8천톤 이상의 폐유리와 LCD 유리 제조 공정에서 공정스크랩으로 약 13만톤의 폐유리가 발생하는 것으로 추정되고 있어 LCD 유리에 대한 재활용 방안 역시 검토가 필요하다.


국내 폐디스플레이 재활용 기술 낮아, 현재 LCD 전량 폐기처분
고등기술硏 산학연 공동연구, 年 4만5천톤 규모 폐LCD 처리기대


국내 비영리 전문연구기관인 고등기술연구원(융합소재연구센터 이찬기 박사팀)에서는 지속적으로 증가하는 폐디스플레이 발생량을 효과적으로 대응하고 효율적으로 재활용하기 위해 환경부와 한국환경산업기술원의 지원 아래 유용자원재활용기술개발사업단과 ‘글로벌탑 환경기술개발사업’을 수행하고 있다.


고등기술연구원이 산학연 공동연구를 통해 개발한 ‘폐디스플레이 재활용 기술’은 사용 후 폐디스플레이로부터 유가자원을 회수하고 이를 위한 부품 소재별 탈거/회수 체계 개선, 해체 작업 시 배출되는 유해성 물질(수은)에 대한 안정적인 해체 및 분리된 LCD 폐유리 소재의 고부가가치화가 가능한 기술이다.


본 기술은 단순 수작업에 의존하던 디스플레이 해체 작업의 효율을 높이기 위해 ‘데이터베이스 기반 스마트 운전관리 시스템 및 비전 인식 시스템’을 개발해 작업자들에게 맞춤형 작업 정보를 제공함으로써 숙련도와 무관하게 작업 처리 효율을 극대화 했다.


기존 폐디스플레이 처리는 다수의 제조사에서 다양한 모델을 생산하고 있기 때문에 구성 부품을 해체하는데 통일된 해체 작업 적용이 불가하고 부품도 다양해서 유용자원의 적절한 분류가 어려웠다.


특히 수은을 함유하고 있는 CCFL 처리 공정 단계는 ‘CCFL 자동화 처리 장치’를 통해 완전 자동 무인화 처리를 하기 때문에 작업자의 수은 접촉을 원천 봉쇄하고 고수은 함유 물질을 무해화 시킬 수 있다.


고등기술연구원에서 개발한 ‘해체/선별 자동화 시스템’은 국내 최대 규모로 5,000톤 규모의 폐디스플레이 재활용 파일롯 플랜트 설비를 구축했으며, 실증 완료된 플랜트 설비를 국내 리싸이클링센터와 협약을 통해 우선 보급을 추진하고 있다.


본 기술 개발로 연간 4만5,000톤 규모로 발생할 것으로 추정되는 폐LCD TV를 국내에서 모두 처리할 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 기존에 폐기 및 매립으로 처리하던 품목들의 유용한 활용방안을 제시함으로써 경제성 향상 및 환경 문제 해소에도 상당 부분 기여할 것으로 판단된다.


고등기술연구원은 최근 국내 최대 규모의 환경산업전시회인 ENVEX 2019(국제환경산업기술 & 그린에너지전)에서 한국환경산업기술원의 대표기술로 선정돼 참가한 기관 및 기업을 대표해 환경부 차관과 한국환경기술인협회장, 한국환경산업기술원장이 참관한 가운데 폐디스플레이 재활용을 위한 '해체/선별 자동화 공정 개발 시스템'에 대해 소개했으며, ‘폐디스플레이 재활용 기술’과 관련된 3건의 기술실시 계약, 8건의 특허 등록, 20건의 SCI급 논문 게재 등의 괄목할 만한 연구성과를 내고 있다.

▲ (왼쪽부터)폐디스플레이, LCD 패널 폐유리, 공정스크랩 폐유리


▲ 폐디스플레이 재활용 공정도


▲ 5,000톤 규모의 폐디스플레이 재활용 파일롯 플랜트


▲ CCFL 자동화 처리장치(左) 및 수은증류장치(右)