본 연구는 새로운 방식의 열분해 장치인 Ballmill 열분해장치를 이용하여 현재 플라스틱 폐기물 중 다양한 산업에서 아크릴과 같이 사용되는 SMMA(Styrene + Methyl Methacrylate)와 스티로폼의 주 원료로 사용되는 폴리스타이렌(Poly Styrene, PS)의 열분해를 통한 처리 및 열분해 오일 획득으로 인한 단량체획득을 목적 및 열분해 장치의 비교를 위해 수행되었다.
장치로 사용된 Ballmill 열분해 장치의 경우 연속식장치이며, 로타리형식의 반응로에 열매체로 알루미나볼을 채운 형식의 열분해장치이다. 폐플라스틱인 SMMA와 폴리스타이렌 시료를 열분해하여 산업 및 연구에서 자주 사용되는 일반적 고정층 장치와 비교를 통해 Ballmill 열분해 장치의 이점을 확인했으며, 그로인한 열분해 오일의 수율 및 성상을 확인하였다.
고정층 반응기와 로타리킬른 반응기를 비교한 결과 Ballmill 열분해장치의 경우 연속식 투입이 가능하다는 이점과 시간당 처리량이 더 높다는 장점 또한 존재하였으며, 특히 Ballmill 열분해 장치에서의 수율이 10-30% 가량 높게 나와 열분해에서의 큰 이점이 존재한다는 사실을 확인하였다.
실험은 SMMA, 폴리스타이렌 두 시료 모두 다양한 온도조건 및 실험조건에서 비교하며 진행되었다. 두 시료에서 공통적으로 온도가 올라갈수록 액체생성물의 양이 높아지다가 2차분해가 활발히 일어나는 고온의 영역대에서 가스 생성량이 늘어나 액체생성물의 양이 줄어드는 현상이 확인되었다. 또한 시료의 투입속도 또한 오일의 양을 결정짓는 요소가 되기도 하였다.
GC/MS를 통한 오일의 분석 결과 스타이렌 및 MMA 단량체의 비중이 가장 높았으며, 낮은 온도대에서는 분해가 잘 이루어지지 않아 dimer 및 trimer의 양이 많지만 높은 온도대에서는 분해가 활발하게 이루어지며 dimer 및 trimer가 분해되며 단량체인 톨루엔과 에틸벤젠의 양이 증가하기도 하였다.