안전과 유해 가스


신중하게 생각해볼 필요가 있어요.


플라스틱을 가지고 작업할 때에 무엇보다 먼저 생각해야하는 것은 안전이에요. 따라서 올바른 예방 조치를 취하는 것이 중요하죠. 이 섹션에서는 유해 가스에 노출되는 것이 얼마나 위험한 지, 어떤 플라스틱이 작업하기에 안전한 지 살펴본 후, 프레셔스 플라스틱의 ‘필터 시스템’ 설치 방법에 대해 이야기할 거에요.

🍯  꿀팁
지금 가지고 있는 플라스틱을 가장 낮은 온도에서 잠깐 동안 녹여보세요.

유해 가스의 위험성

가장 중요한 것은 플라스틱을 태우지 않아야한다는 겁니다. 플라스틱을 태우면 아주 해로운 독소가 방출되는데 이는 공기 중으로 퍼져, 여러분 뿐만아니라 가까이에 있는 사람들에게까지 영향을 줍니다. 이러한 유해 가스를 마시게 되면 암, 호흡기 질환, 선천성 질병의 발병률이 높아지고 우리 몸 속 여러 장기들과 호르몬 체계까지도 크게 손상될 수 있어요.

예를 들어, PVC를 높은 온도에 가열하면 다량의 다이옥신이 방출되는데, 이는 암을 유발하고, 생식 및 면역 체계를 손상시킬만큼 독성이 매우 강한 물질이죠. 그래서 프레셔스 플라스틱에서는 PVC를 절대 사용하지 않아요.

그럼에도 불구하고 플라스틱의 종류와 특징 파악을 위해서는 작은 플라스틱 조각을 태워보아야해요. 그 때 적절하고 정확한 사전 준비가 필요한 것이죠! 바로, 방독면을 꼭 착용하고 ‘유해 가스 필터시스템’을 사용하는 것입니다. 플라스틱으로 작업할 때 가장 염두해야할 것은 ‘플라스틱은 태우는 것이 아니라 녹여서 사용한다는 것’ 이에요.’ 비슷하게 들리지만 아주 다른 말이죠.

휘발성 유기화합물(VOC)


커다란 분자로 이루어져 있는 모든 플라스틱은 녹는 과정에서 유해 가스와같은 작은 분자를 생성합니다. ‘휘발성 유기 화합물(VOC)’이라 불리는 이 가스는 아주 위험해요. 이 가스에 노출될 경우, 그 영향은 즉각적으로 나타나죠. 특히 눈, 코, 폐에 심각한 손상을 입혀요. 사전 준비가 되지 않은 상태로 합성 플라스틱의 유해 가스에 지속적으로 노출될 경우에는 암, 선천성 결함 및 질병으로까지 이어져요.


아래의 그래프는 각 플라스틱 별 유해 가스 방출량을 보여주고 있어요. Air and Waste Management Association, 중국 과학원, 도쿄 대학교 등과 같은 기관에서는 일반 플라스틱의 유해 가스 성분에 대한 연구를 시행했고, 그 결과 ABS와 PS가 다른 플라스틱보다 약 다섯 배에서 일곱 배 이상의 유해 가스를 발생시킨다는 것을 알아냈어요.

ABS와 PS에서 방출된 가스는 스티렌, 벤젠, 에틸벤젠을 함유하고 있어요. 고리형 화합물이라 불리는 이 물질은 많은 양의 가스를 내뿜고 암을 유발할 수 있어요. 벤젠은 발암 물질이며 스티렌과 에틸벤젠은 잠재적 발암 물질(화합물이 아직 암을 유발한다는 것이 입증되지 않은 물질)입니다. 그러나 너무 걱정마세요. 다행히 모든 고리형 화합물들은 활성탄 필터를 이용해 걸러낼 수 있어요. 더 자세한 건 뒤에서 이야기하도록 해요!

가장 안전한 플라스틱으로는 PP와 PE가 있어요. 유해한 고리형 화합물의 함류량이 적고, 정제된 왁스이기 때문이죠. PVC와 PA는 가스 방출량 양은 적지만 녹여 사용하기에는 위험한 요소들이 꽤 많아요.

유해 가스 실험


이처럼 유해한 가스를 걸러내기 위해 몇 가지 실험을 해보았어요. 휘발성 유기화합물(VOC)의 유해 정도를 감지하고, 어디에서 가스가 방출되는 지 정확히 파악하기 위해 광이온화를 이용한 PID 검출기를 사용하죠. PID 검출기의 센서는 정확도가 매우 높고 휴대가 가능해 어디서든 가스 추출 시스템을 설계할 수 있다는 장점이 있어요.

간단히 말하자면 PID 검출기는 자외선과 대기 중의 분자가 만나 상호 작용하는 특징을 이용해, 측정 가능한 전류를 만들고 감지하는 기계에요. 즉, PID 검출기에 대기가 들어가 자외선을 통과하면 양전하를 띤 이온을 방출하면서 검출기 안에 있는 음전하를 띤 판에 포착되고, 그 때 생산된 전류가 측정되는 것이죠.

그 결과!

실험에 사용한 물체로부터 2cm 정도 떨어진 곳에서 가스가 감지되었고, 이는 최대 권장량보다 14배 가량 높은 수치였습니다. 또한 PS가 HDPE, PP보다 5배 많은 가스를 생산한다는 것을 발견할 수 있었는데요, 이는 HDPE와 PP가 아주 적은 양의 고리형 화합물을 가지고 있다는 것을 보여주었죠. 그리고 어디서 가스가 방출되는 지도 정확히 알아냈어요. (더 자세한 내용은 아래에서 설명할게요.)

따라서 프레셔스 플라스틱은 “탄화수소의 최대 3시간 함량 농도는 0.24 ppm으로 1년 이상 초과해서는 안 된다 [2].” 라는 일반적으로 널리 사용하는 규정을 따르기로 했답니다. 그리고 이 실험을 통해 플라스틱 재활용 과정에 있어 가장 중요한 것은 PS을 녹일 때 발생하는 스티렌 증기 발생을 주의하고, 그를 최소화하는 것이라는 결론을 얻을 수 있었답니다.

더 자세한 내용은 여기(영문)을 참조해주세요.

프레셔스 플라스틱 기계의 유해 가스 방출


자, 그렇다면 프레셔스 플라스틱 기계는 어디에서 가스가 방출될까요?


사출기

  1. 몰드를 빼낼 때, 노즐에서 가스가 방출됩니다. 
  2. 사출기의 손잡이를 올리면 깔때기에서 가스가 방출됩니다.

압출기

  1. 대부분 노즐에서 가스가 방출됩니다. 
  2. 작은 플라스틱 조각이 깔때기에 걸려있지않고 몰드가 열려 있을 때, 일부 가스가 깔때기에서 방출되기도 합니다.
  3. 막대 모양을 만든다고 했을 때, 몰드의 끝부분에서 가스가 방출되는 것이죠.

시트프레스

  1. 기계 곳곳에서 가스가 방출됩니다.
  2. 가열 상태가 고르지 않을 경우, 더 가열된 부분에서 가스가 방출됩니다.
  3. ‘냉각 프레스’ 단계에서 약 7분간 가스가 방출됩니다.


  • 플라스틱을 녹이기 전에 깨끗히 씻어주세요. 남은 이물질이 해로운 가스를 발생시킬 수 있어요. 
  • 절대로 플라스틱을 한 번에 섞어 녹이지 마세요. 각각의 플라스틱은 모두 다른 녹는점을 가지고 있기 때문에 한 번에 녹이게 되면 어떤 플라스틱은 다른 것들이 녹기도 전에 모두 타버릴거에요! 
  • PS나 ABS는 일주일에 최대 8시간 동안만 녹일 수 있어요. 그리고 항상 방독면을 쓰도록 하고 공방을 주기적으로 환기시켜주세요. 
  • 일반 방진 마스크는 효과가 없으니 사용하지 마세요. 활성탄 필터가 부착된 가스 전용 마스크를 올바르게 착용해야합니다. 
  • 되도록이면 가장 낮은 온도, 최대한 짧은 시간 안에 녹여주세요. 
  • 만약 어지럽거나 숨쉬기가 어렵다면 있던 장소에서 벗어나 신선한 공기가 있는 곳으로 가세요. 
  • 가스가 방출되는 지점으로부터 최대한 멀리 있도록 하세요. 위의 실험에서 보았듯, 최대 노출 권장량보다 14배 더 높습니다. 환기가 어려운 곳이라면 꼭 방독면을 착용하고 2m 이상 거리를 유지하도록 하세요. 
  • 압출기와 사출기는 조절이 쉬운 유해 가스 배출 송풍기가 필요해요. 시트 프레스의 경우 가스 배출 후드가 반드시 달려있어야합니다. 
  • 저렴한 휘발성 유기화합물(VOC) 검출기를 구입하여 공방 내의 공기가 안전한 지 확인하고, 필터가 올바르게 작동하는지 확인하세요.

안전 장비


플라스틱으로 작업할 때에는 활성탄 필터가 부착된 가스 전용 마스크와 활성탄이 사용된 독립형 필터가 반드시 필요해요. 유해 물질인 고리형 화합물을 확실하게 걸러주는 동시에 전 세계 어디에서나 쉽게 구할 수 있는 활성탄은 우리의 건강을 지켜주는 놀라운 물건이에요! 게다가 활성탄 필터를 이용해 환기 시스템(LEV)을 만들어 기계 내부나 공방에 부착시킬 수도 있죠.

환기 시스템(LEV)

LEV는 Local Exhaust Ventilation의 약자로, 유해 가스를 효율적으로 환기하는 산업 표준을 의미합니다. 이러한 환기 시스템은 공기 중에 떠다니는 오염 물질을 LEV로 유입시킬 수 있는 후드, 공기 및 오염 물질을 후드에서 배출관까지 전달하는 통풍관, 그리고 시간당 780-1000 세제곱미터의 공기량을 처리할 수 있는 환풍기, 이렇게 세 부분으로 구성됩니다.

활성탄


활성탄 필터(ACF)를 사용하면 가장 깨끗하면서 쉽게 유해 가스를 걸러낼 수 있습니다. 거름막의 면적이 넓고, 일반 탄소보다 구멍이 촘촘해서 유해 물질이 훨씬 잘 걸러지죠. 활성탄 필터(ACF)는 톨루엔, 자일린, 스티렌, 알코올, 벤젠, 데케인, 에틸벤젠, 헵탄, 옥탄, 펜탄과 같은 휘발성 유기화합물 (VOC)과 펜테인, 아세톤, 헥세인[3] 같은 유해 가스 제거에 아주 탁월합니다. 활성탄의 독보적인 특징이라한다면 바로 이 촘촘하게 짜여있는 구멍들이라 할 수 있겠어요! 하지만 시간이 지나면 필터가 닳기 때문에 꼭 교체해 주어야해요. 유해한 화합물은 눈에 잘 띄지는 않지만, 특유한 냄새가 나요. 그 냄새를 한 번 맡으면 구별이 가능해져요. 유해 화합물의 냄새가 난다면, 필터를 교체할 때라는 것을 기억해두세요!

독립형 필터

사진에 보이는 독립형 필터는 약 4만 5천원에서 7만원 대로 구입할 수 있고 약 2에서 3kg 정도에요. 표면이 오돌토돌한 활성탄이 부착되어 있는데, 매달 교체해주는 것이 좋아요. (큰 필터는 훨씬 오래 지속될거에요.) 이 독립형 필터는 환풍기에 부착하여 쓸 수 있고, 습도 70% 미만, 주변 온도 80°C 미만인 환경에서 가장 효과적으로 작동해요.

과립형 활성탄 구매하기 (휘발성 유기화합물 VOC 제거)

꼭 새로운 필터를 사야하는 것은 아니에요! 대신, 과립형 활성탄을 구입하여 오래된 활성탄을 교체할 수 있어요. 그리고 다 사용한 후 남은 탄소는 시 매립장에 처리할 수 있으니 걱정마세요. 하나 팁을 알려드리자면, 포함된 요오드의 양이 많을수록 여과 효과가 좋기 때문에 구입 시 1050 mg/g 이상인 활성화 탄소를 구입하세요!

방독면

필터를 사용한다하더라도 유해 성분이 완전하게 걸러지지 않기 때문에, 방독면 착용은 필수에요! 더 확실하게 보호할 수 있는 것이죠. 큰 규모의 산업 재활용과 제조사라 할지라도 100% 완벽하게 유해 가스 차단하지는 못해요. 그만큼 방독면을 쓰는 것은 필수적이며 당연한 것이랍니다. 가장 일반적으로 많이 쓰는 방독면은 3M사의 방독면이에요. 마우스피스, 필터 카트리지, 두 가지의 먼지 필터, 이렇게 네 가지 필터가 부착되어 있어요. 필터 카트리지와 먼지 필터를 주기적으로 교체해야하는데, 보통 50시간 정도 사용한 후에 바꾸는 것을 권장해요.

이게 전부에요!


적절한 방독면과 필터를 준비해 확실하게 사전 준비를 했다면 안심하고 작업을 시작해도 좋아요. 위에서 이야기했지만 늘 기억하려고 노력하세요. PVC나 ABS와 같은 유해성이 높은 플라스틱은 사용하지 않아야하며, PP, LDPE, HDPE처럼 안전한 플라스틱을 사용할 것. 그리고 PS는 일주일에 최대 8시간 동안만 녹일 수 있다는 것도요!


자료 출처(영문)

  1. Pollution characteristics / health risk assessment of VOCs emitted from different plastic solid waste
  2. Removal of VOCs from polluted air
  3. Evaluation of GAC filters to remove VOCs

 

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