알루미늄 재활용의 전환점: 혁신은 그린 혁명의 연료
글로벌 공급망 중단, 에너지 비용 상승 및 환경적인 압력 요인으로 인해 전 세계 산업의 우선순위가 변화하고 있습니다. 이로 인해 저탄소 그린 알루미늄에 대한 수요가 급증하고 있으며, 재활용은 알루미늄의 최소 에너지 요구 사항(일차 생산 대비 5%)과 무한한 재활용 가능성으로 인해 가장 유망한 해결 방법이 되었습니다. 그린 알루미늄은 시장 불확실성에 대한 초석이 되고 있으며, 우리는 그에 따른 합리적인 이유가 있다고 생각합니다.
한편, 새로운 폐기물 운송 규정은 재활용업체의 환경을 변화시키고 있으며, 특히 유럽의 국내 압연 공장 및 압출 공장을 지원하는 고순도 원료에 대한 추진력을 높입니다. 좋은 소식은 업계가 최근 몇 년 동안 새로운 기술이 등장하면서 상당한 진전을 이루고 있다는 것입니다. 동적 LIBS(레이저 유도 분해 분광기)에서 딥 러닝에 이르기까지, 이러한 혁신은 흥미로운 새로운 시대의 장을 열어 새로운 기회를 개척할 것입니다. 자세히 살펴보겠습니다.
동적 LIBS 기술을 통한 고급 선별
고품질 재활용 알루미늄의 신뢰할 수 있는 현지 공급은 합금을 정확하고 일관되게 분리하는 능력에 달려 있습니다. TOMRA의 AUTOSORT™ PULSE에 탑재된 동적 LIBS 기술은 정밀 선별 분야에서 중요한 혁신을 이루었습니다. 2023년에 출시된 이 고도로 정교한 시스템은 다양한 알루미늄 합금의 고급 선별을 가능하게 하여 알루미늄 순환성을 향한 또 다른 격차를 해소합니다.
동적 LIBS 기술이 획기적인 이유는 무엇입니까? 무작위 타겟팅으로 고정 레이저 빔을 통과하는 객체를 분석하는 정적 LIBS 시스템과 달리 동적 LIBS는 정교한 3D 레이저 측정 및 AI 알고리즘을 통합하여 최적의 레이저 대상 위치를 결정합니다.
이 혁신의 핵심은 레이저가 움직이는 객체에서 동일한 지점을 반복적으로 추적하고 목표로 정할 수 있는 고유한 단일 포인트 포커스 모드입니다. 레이저가 재료에 '드릴' 구멍을 만드는 것을 상상해 보십시오. 이 접근법은 재료 침투를 향상시켜 분석을 위한 훨씬 더 많은 스펙트럼 데이터를 생성하여 가능한 최고의 선별 정확도를 제공합니다. 이 시스템은 두꺼운 코팅, 복잡한 3D 모양, 표면 불규칙성 또는 긴 품목을 처리하는 경우에도 탁월하며, 단일 패스 시스템은 종종 신뢰할 수 있는 판독값을 제공하기 어려울 수 있습니다.
이러한 견고한 분석 기능은 선별 결과 개선으로 직접 이어집니다. 혼합 5xxx 및 6xxx 스탬핑 폐기물을 처리할 때, AUTOSORT™ PULSE 의 실제 적용 분야에서는 단일 단계에서 95%를 초과하는 회수율과 순도를 모두 입증했습니다. Taint Tabor 또는 트위치의 혼합 단조 분획과 같은 복잡한 스트림으로 더욱 인상적인 결과를 얻었습니다. 여기서 6xxx, 5xxx 또는 3xxx 시리즈 합금 또는 6063과 같은 특정 합금을 선별할 때 순도 수준은 97%를 초과할 수 있습니다. 동시에, 95% 이상의 회수율을 유지할 수 있으며, 4xxx/캐스트 합금과 같은 특정 합금 시리즈의 경우 97-98%에 도달할 수 있습니다.
처리량 측면에서 TOMRA의 동적 LIBS 시스템은 가벼운 스탬핑 폐기물을 위해 시간당 4-7톤을 처리할 수 있으며, 일반적인 사용된 기존 알루미늄 시트 또는 혼합 단조 분획의 경우 시간당 최대 10톤을 처리할 수 있습니다. 이 기술은 10 mm 이하의 작은 조각에서도 효율성을 유지하지만, 매우 작은 조각의 경우 처리 속도가 그에 따라 조정될 수 있습니다.
이러한 인상적인 수치는 동적 LIBS 시스템이 달성한 상당한 진보를 나타내며, 실제 적용 분야에서 선구적인 잠재력을 확인할 수 있습니다.
새로운 기술로 새로운 시장을 창출하는 방법
당사의 Dynamic LIBS 기술의 획기적인 영향을 이미 볼 수 있는 공장 중 하나는 독일의 Gerhard Lang Recycling GmbH입니다. 세계 최초로 이 시스템을 구현한 기업 중 하나로서 자동차 생산 중에 생성된 합금 스탬핑 폐기물의 정밀 선별을 재정의하고 있습니다. 이 구현은 자동차 생산에서 폐기 알루미늄의 루프를 닫는 것을 목표로 하는 독일 연방 경제 및 기후 조치부의 자금 지원을 받은 KANAL 연구 프로젝트의 일부입니다.
Gaggenau 시설에서 Gerhard Lang Recycling은 AUTOSORT™ PULSE 를 설치하여 5xxx(고마그네슘) 및 6xxx(저마그네슘) 단조 합금의 혼합물로 구성된 스탬핑 폐기물 선별을 위한 확장 가능한 솔루션을 구축했습니다. 이전에는 혼합 알루미늄 폐기물을 추가 분리 없이 제조업체에 직접 판매했습니다. 이제 AUTOSORT™ PULSE 및 TOMRA의 고급 Dynamic LIBS 기술을 통해 합금은 고순도 5xxx 및 6xxx 제품으로 선별됩니다.
Gerhard Lang Recycling의 성공은 동적 LIBS 기술의 주요 이점을 강조합니다. 이전에는 활용하지 못했던 금속 조각 원재료에 접근할 수 있어 고품질 알루미늄 합금을 회수하고 새로운 시장을 창출할 수 있습니다. 다운사이클링을 방지하고 소재 가치를 보존함으로써 이 기술은 완전한 소재 순환성과 탄소 집약적 알루미늄 공급망을 지원합니다.
전 세계적 혁명
이것은 시작에 불과합니다. 2025년에는 전 세계 업계에서 더 많은 성공적인 구현을 기대할 수 있습니다. 친환경 알루미늄 혁명은 유럽에만 국한되지 않고 전 세계적으로 발전하고 있습니다. 이는 우리가 고객과 이야기할 때 매일 경험하는 것입니다.
알루미늄 선별 기술에 대한 수요는 유럽과 영국과 같은 기존 시장을 넘어 확대되고 있습니다. 특히 동유럽, 중동, 미국, 터키, 일본과 같은 국가에서 수요가 높은 것을 볼 수 있습니다. 이러한 발전은 변화를 위한 진정한 글로벌 특성과 그 광범위한 영향을 강조합니다.
알루미늄 재활용의 다음 단계: 딥 러닝
최근 몇 년 동안 인기를 얻은 또 다른 기술은 딥 러닝입니다. 이미 AUTOSORT™ PULSE 에 통합된 딥 러닝 알고리즘은 컨베이어 벨트에서 품목의 모양과 위치를 식별하여 시스템의 능력을 향상시킵니다. 예를 들어, 여러 조각이 겹치면 AI 기반 객체 단일화 기능이 시스템의 소프트웨어에서 단일 객체 또는 여러 객체를 형성하는지 여부를 결정합니다. 이 혁신은 기존의 처리 기술을 넘어서는 단일 객체 검출을 더욱 개선하여 벨트 점유율을 높이고 처리 속도를 높일 수 있으며, 동시에 뛰어난 선별 순도를 유지할 수 있습니다.
딥 러닝의 혁신적인 잠재력은 기술적 수준을 훨씬 뛰어넘습니다. 먼저 딥 러닝이 실제로 어떤 기능을 수행하는지 살펴보겠습니다. AI의 하위 범주인 딥 러닝은 인간의 뇌가 정보를 처리하는 방식을 모방합니다. 엄청난 양의 데이터로 훈련된 인공 신경망을 사용하여 특정 패턴을 인식하고 저장한 다음 새 데이터에 적용하는 머신 러닝의 특수한 기술입니다.
당사의 AI 전문가는 모양, 크기, 치수 또는 기타 세부 정보와 같은 특정한 시각적 특성을 구별하는 방법을 학습할 때까지 수천 개의 이미지를 교육 자료로 네트워크에 공급합니다. 딥 러닝을 통해 가장 복잡한 선별 작업 중 일부를 해결할 수 있으며, 더 높은 선별 세분화 수준을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 때로는 엄격한 작업 환경에서 수동적인 작업 범위를 줄일 수 있습니다.
한 가지 주요 예는 사용된 음료 캔(UBC) 분획을 효율적으로 세척하거나 플라스틱 응용 분야에서 알루미늄 회수에 대한 가치를 이미 입증한 당사의 GAINnext™ 기술입니다. GAINnext™는 기존 선별 기술을 보완하는 데 매우 효과적입니다. TOMRA는 이 솔루션의 엄청난 잠재력을 인식하고 있으며 현재 수작업에 의존하는 금속 부문의 복잡한 선별 요구 사항을 해결하기 위해 GAINnext™ 에코시스템을 확대하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다.
세 가지 요소의 힘
새로운 기술에 대해 이야기할 때 현재의 솔루션을 간과하지 마십시오. 오늘날 원자 밀도를 기준으로 선별하는 TOMRA의 X-TRACT™와 같은 XRT 시스템은 알루미늄에서 중금속을 분리하는 데 있어 널리 알려진 표준입니다. 10년 넘게 그 가치를 입증한 XRT 솔루션은 의심할 여지 없이 모든 알루미늄 가공 공장의 중심이 될 것입니다. 그러나 친환경 알루미늄이 생산 공정의 표준이 되기를 원한다면 XRT 기술과 위에서 언급한 선별 솔루션 중 하나 또는 이상적으로는 모두를 결합하는 것이 진정한 힘입니다.
선별은 세 가지 기술을 모두 통합하여 공정에서 중요한 역할을 하면서 진정한 소재 순환성에 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있습니다.
다시 한 번 우리 산업은 기술이 이러한 변화를 주도하는 중추적인 순간에 있습니다. 당사는 Dynamic LIBS 및 딥 러닝의 사용이 가장 필요할 때 순환 경제를 발전시킬 것이라고 확신합니다. 기술적으로 첨단 솔루션에 대한 고객 수요가 증가하고 있으며, 기업들은 순 제로 목표를 달성하고 있으며 관련 법규는 엄격해지고 있습니다. 이제는 새로운 시장이 출현하여 우리 산업을 더욱 발전시킬 수 있는 이상적인 시기입니다.
TOMRA는 이러한 발전의 일부가 되어 기쁩니다!
이 기사는 ALUMINUM INTERNATIONAL TODAY 2025년 3월/4월호에 게시된 글입니다.
