폐가전 재활용 공정에서 폐기물 광학 선정기의 작동 구조

폐기물 광학 선정기(OCR/IR 분리기)는 폐가전 재활용 공정에서 분리 품질을 결정하는 핵심 장비로 자리 잡고 있다. 과거에는 자력, 와류, 중력, 풍력과 같은 물리적 특성 기반 분리 기술이 재활용 공정의 중심이었다면, 최근에는 재질·색상·화학 조성을 직접 인식하는 광학 기술이 재활용 품질 경쟁력을 좌우하는 단계로 진입했다. 특히 재생 플라스틱과 비철금속의 고순도 회수가 중요한 시장 환경에서는 OCR/IR 분리기의 성능이 곧 제품 단가와 직결된다. 폐가전은 단일 재질이 아닌 복합 소재 구조를 가지며, 파쇄 이후에는 다양한 크기·형상·표면 상태의 입자가 혼재한다. 이러한 환경에서는 단순 밀도 차이나 자성만으로는 정확한 분리가 어렵다. 광학 선정기는 이 문제를 해결하기 위해 소재 고유의 광학적 반응을 활용해 실시간으로 재질을 판별하고, 목표 소재만 선택적으로 분리하는 역할을 수행한다. 이 글에서는 폐기물 광학 선정기의 세부 작동 구조를 센서 인식부터 분리 실행까지 단계별로 상세히 분석한다.

광학 선정기의 전체 시스템 구성과 공정 내 위치

폐기물 광학 선정기는 일반적으로 파쇄 및 입도 조절이 완료된 이후, 금속 1차 제거 공정 다음 단계에 배치된다. 시스템은 크게 투입 이송부, 광학 센서 모듈, 데이터 처리 및 제어 장치, 분리 실행부로 구성된다. 이 중 이송부는 단순한 컨베이어가 아니라, 소재를 한 층으로 균일하게 펼치는 역할을 수행하는 핵심 요소다. 폐가전 파쇄물은 크기와 형태가 불균일하기 때문에, 소재가 겹치거나 쌓이면 센서 인식 정확도가 급격히 저하된다. 이를 방지하기 위해 진동 피더, 분산 롤러, 속도 제어 컨베이어가 함께 사용된다. 벨트 색상 또한 인식 정확도에 영향을 주는 요소로, 일반적으로 센서 대비 반사율이 낮은 색상이 사용된다. 이송 속도는 처리량과 정확도 사이의 균형점에서 설정되며, 고속 처리 시에는 센서 해상도와 데이터 처리 속도가 함께 요구된다. 즉, 광학 선정기는 단독 장비가 아니라 전단 공정 품질과 강하게 연동된 시스템이다. 광학 선정기의 핵심은 한 조각씩 인식 가능한 상태를 만드는 것이다. 이를 위해 이송 속도, 벨트 색상, 조명 각도까지 세밀하게 설계된다. 폐가전 재활용 공정에서는 플라스틱, 금속 잔재, 고무, 유리 조각이 혼재되어 있기 때문에, 광학 선정기는 이러한 복합 환경에서도 안정적인 인식이 가능하도록 설계된다.

IR·OCR 센서의 구조와 소재 인식 원리

IR 분리기의 핵심은 근적외선(NIR) 센서다. NIR 센서는 소재 표면에 근적외선을 조사하고, 반사되는 파장의 스펙트럼을 분석해 재질을 식별한다. 플라스틱은 분자 결합 구조에 따라 고유한 흡수·반사 패턴을 가지기 때문에, PET, PP, PE, ABS, PS 등 주요 수지를 비교적 정확하게 구분할 수 있다. 폐가전 재활용에서는 재생 플라스틱 품질을 확보하기 위해 이 수지 구분 정확도가 매우 중요하다. OCR(Optical Color Recognition) 센서는 고속 카메라 기반으로 색상, 명도, 표면 패턴을 인식한다. OCR 카메라는 고속 라인 스캔 방식으로 작동하며, 소재의 색상 차이와 표면 특성을 실시간으로 분석한다. 이는 흑색 플라스틱 제거, 특정 색상 분리, 오염된 소재 판별에 효과적이다. 최근에는 단일 센서가 아닌 IR과 OCR을 결합한 복합 센서 구조가 일반화되고 있다. 이 방식은 재질은 IR로, 색상과 형태는 OCR로 동시에 판단해 오분류 가능성을 줄인다. 특히 폐가전처럼 오염·마모가 심한 소재 환경에서는 다중 센서 융합이 안정적인 성능을 확보하는 핵심 요소가 된다. 

신호 처리·판단 알고리즘과 실시간 제어 구조

센서에서 수집된 데이터는 즉시 제어 시스템으로 전달되어 분석된다. 과거에는 임계값 기반 분류가 주류였지만, 최근에는 머신러닝 기반 분류 알고리즘이 빠르게 확산되고 있다. 알고리즘은 다양한 오염 상태, 파손 정도, 색상 변형 사례를 사전에 학습해 실제 현장에서 발생하는 변수를 보정한다. 이는 폐가전 재활용처럼 투입물 편차가 큰 공정에서 매우 중요한 요소다. 폐가전 재활용 현장에서는 소재 오염도, 분진 부착, 표면 손상 등 변수가 많기 때문에 단순 기준값 방식보다 학습 기반 판단이 유리하다. 판단 과정에서 핵심은 시간 정밀도다. 센서 위치와 분리 지점 사이의 거리, 벨트 속도, 공기 분사 지연 시간을 모두 계산해 정확한 순간에 분리 명령이 실행되어야 한다. 최신 시스템은 실시간 피드백 제어를 통해 벨트 속도 변동이나 투입 밀도 변화에도 분리 정확도를 유지한다. 이 정밀 제어 기술이 고성능 광학 선정기의 경쟁력을 좌우한다.

공기 분사 기반 분리 메커니즘의 세부 구조

광학 선정기의 최종 분리 단계는 고속 공기 분사 방식으로 이루어진다. 분리 대상으로 판별된 소재가 분리 구간에 도달하면, 해당 위치의 노즐에서 순간적으로 압축 공기가 분사되어 소재의 낙하 궤도를 변경한다. 즉, 특정 소재만 궤도를 이탈시켜 별도의 수거함으로 떨어뜨리는 방식이다. 이 방식은 기계적 접촉이 없어 장비 마모가 적고, 고속·대량 처리가 가능하다는 장점이 있다. 노즐 간격과 분사 압력은 입도와 밀도에 따라 세밀하게 조정된다. 폐가전 재활용 공정에서는 입자 크기와 밀도가 일정하지 않기 때문에, 분사 압력을 세밀하게 조절할 수 있는 시스템을 선호한다. 폐가전 파쇄물은 무게 편차가 크기 때문에, 단순 온·오프 제어가 아닌 단계별 압력 제어가 적용되는 경우가 많다. 최근에는 개별 노즐 제어 기술을 통해 공기 사용량을 줄이면서도 분리 정확도를 유지하는 설계가 확산되고 있다. 이는 에너지 비용 절감과 직결되는 요소다.

광학 선정기 성능을 좌우하는 공정 연계 변수

광학 선정기의 성능은 센서 사양만으로 결정되지 않는다. 파쇄 품질, 입도 균일성, 표면 오염도, 분진 관리 수준이 모두 인식 정확도에 영향을 미친다. 특히 분진이 많을 경우 IR 신호가 왜곡되고, OCR 카메라의 이미지 품질이 저하된다. 특히 분진이 많거나 표면에 이물질이 붙어 있으면 IR 반사 신호가 왜곡될 수 있어, 고성능 라인은 집진·세척·표면 정리 공정과 함께 설계되는 경우가 많다. 또한 광학 선정기는 자력·와류 선별 이후 단계에 배치될 때 가장 높은 효율을 보인다. 금속을 사전에 제거하면 센서 오인식이 줄어들고, 재생 플라스틱 품질도 안정적으로 유지된다. 이러한 공정 조합 최적화가 폐가전 재활용 공장의 전체 수익성을 좌우한다.

광학 선정기는 재활용 품질을 설계하는 기술

폐기물 광학 선정기(OCR/IR 분리기)는 단순 분류 장비를 넘어, 재생 원료의 품질과 시장 가치를 결정하는 핵심 기술로 진화하고 있다. 센서 인식, 알고리즘 판단, 분리 실행이 정밀하게 연동될수록 회수 자원의 순도와 수익성이 함께 개선된다. 앞으로 폐가전 재활용 산업에서는 개별 장비 성능보다 전처리·파쇄·선별·품질 관리가 통합된 시스템 설계 역량이 경쟁력을 좌우할 가능성이 크다. 광학 선정기는 이 통합 공정의 중심에서 고부가가치 재활용 산업을 구현하는 핵심 인프라로 지속적인 역할을 수행하게 될 것이다.

※ 실제 광학 선정기 성능은 투입 폐가전 구성, 파쇄 조건, 공정 연계 방식에 따라 달라질 수 있습니다.