발광 다이오드는 텔레비전, 램프 혹은 조명 기구와 같은 많은 제품들에 사용되고 있다. 더구나 이들은 자동차 조명 시장에도 상당히 파고들었다. 그럼에도 불구하고 이 아이템에 대해 적절한 재활용 공정이 없다. 프라운호퍼 실험실의 연구원들은 LED를 기계적으로 분리하는 방법을 개발하였다. 현재 조명기구들은 다양한 재료들을 사용하여 제조되고 있다. 하우징은 유리 혹은 플라스틱으로 제조되고 열 흡수원은 세라믹이나 알루미늄으로, 케이블은 구리로 만들어진다. 가장 귀중한 재료는 LED 자체 내에서 발견되는 것으로 반도체 다이오드 내의 인듐과 갈륨 및 인 속에 있는 유로퓸(europium) 혹은 테르븀(terbium)과 같은 희토류이다. 이는 다이오드를 제조하는데 보다 경비가 많이 들게 하고 이윤은 작게 한다. 

“지금 현재 재활용업자들은 LED 제품들을 받기 시작했지만 현재 적용할 수 있는 공정들이 아직 준비되어 있지 않기 때문에 단지 창고에 저장만 되어 있다. 주요 목표는 귀한 재료들을 회수하는 것이며 재활용업체들이 LED 공정을 시작하는 것은 시간문제”라고 Alzenau에 있는 프라운호퍼 재료 재활용 및 자원전략 IWKS의 프로젝트 책임자인 Jorg Zimmermann와 프라운호퍼 실리케이트 연구소 ISC의 Hanau는 말한다. 

“전기유체식 분쇄(electrohydraulic comminution)“ 공정을 사용하여 연구원들은 LED 램프들의 파괴 없이 LED 램프를 구성 부품으로 해체하였다. 물 수조 속에서 전기 임펄스에 의해 발생된 충격파는 사전에 정해진 파괴 지점에서 개개 부품들을 분리한다. 부품들은 개별적으로 재활용될 수 있다. 연구원들은 램프를 새로 장착하기 위해서 실험적인 셋업을 하였는데 기존 전구 혹은 형광튜브는 재조립하여 같은 기준 소켓 내에 사용될 수 있다. ”이 방법은 원칙적으로 다른 크기 예를 들면, 다른 전자제품뿐만 아니라 텔레비전 세트 혹은 자동차 헤드라이트 LED에도 작동된다“고 Zimmermann은 말한다. 

효율적인 재활용 공정을 위한 전제조건은 부품들을 깨끗하게 분리하는 것이다. ”LED 램프의 모든 부품들을 효율적으로 분리하고 재활용하기 위해서 전적으로 다른 접근법이 필요했다. 이는 반도체와 인 재료들을 대량으로 생산하는 방법“이라고 Zimmermann은 말한다. 만약 전체 부품들을 잘게 부수면 재료 혼합물들을 분리하는 것은 훨씬 더 어렵게 된다. 따라서 LED 램프를 부품의 수준으로 부수면 그 내부에 포함된 재료들을 훨씬 더 많이 쉽게 회수할 수 있다. 이는 개개 재료들이 이미 많이 포함되어 있는 대량의 유사한 부품들을 모을 수 있으면 더 효과적이다. 이 공정은 대량으로 처리하는 경우 제조업체와 재활용업자에게 이익을 줄 수 있는 것이 분명하다고 Zimmermann은 말한다. 

“우리는 분쇄 공정이 원하는 재료들을 분리할 수 있을 때까지 반복될 수 있는지를 아직 시험하고 있다”고 Zimmerman은 말한다. 연구원들은 액체 종류 및 양, 용기 크기 혹은 특별한 파괴 지점에서 정확하게 분리가 발생할 수 있게 전기 펄스 전압과 같은 실험적인 셋업 파라미터들을 조절하고 있다. “특히, 부품들이 분리되는 방법을 결정하는 많은 펄스들이 있다. 전기유체식 분쇄 공정은 현재 상세하게 연구되고 있으며 앞으로 더 향상되어 다른 LED 응용 분야에 적용될 것이다. ”우리의 연구는 기계적인 분리가 LED 램프 재활용의 경제성을 향상시키기 위해 실제적인 방법이라는 것을 증명하였다“고 Zimmermann은 말한다.  

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』