애플 스마트폰 재활용 로봇

‘Daisy’는 아이폰을 먹고 재활용 가능한 부품으로 바꿔주는 애플의 새로운 로봇이다. 기계가 작동하면 2분 만에 스마트폰이 재활용 가능한 물질로 바뀌게 된다.

배터리를 제거하는 Daisy

이것은 충전지(cell)의 폭발 사고를 방지하기위해 냉각시킨 다음 알루미늄 통에 넣는 배터리 제거 스테이션이다.

재활용 되기를 기다리는 아이폰

텍사스 주 오스틴에 있는 시설 내부에는 수백 개의 버려진 아이폰들로 가득 찬 거대한 상자가 있다. 여기엔 아이폰5부터 8 플러스, 플라스틱인 5C를 제외한 9가지 모델의 부서진 스크린과 구부러진 케이스들이 뒤섞여 있으며, 위의 부품들은 애플의 새로운 로봇 분해 시스템 ‘Daisy’로 들어가기 위해 마련되었다.

2016년, Daisy는 전자 폐기물을 재활용하여 원자재로 바꿔서 3천 5백만 톤 이상의 쓰레기들이 매립장으로 가지 않게 하였다.Daisy는 환경 파괴 없이 지속 가능하며 보안에 이르기까지 애플의 많은 요구 사항을 해결하지만 본래 목적은 아이폰을 파트너들이 처리할 수 있게 개별 부품으로 분리하는 것이다. 애플에 의하면 이 과정을 통해 귀금속이나 희토류 같은 희귀 물질을 재활용 업자들이 가전제품에서 분리하는데 자주 사용하는 산업용 분쇄기로 파쇄 되는 것을 방지한다고 한다.

애플의 환경 정책 및 사회사업 담당 부사장 Lisa P. 잭슨은 “자동차나 토스터를 재활용하듯 전화기를 재활용하는 것은 말이 되지 않는다”고 한다. 그녀는 전화기를 분해하기 위한 일반적인 방법을 설명했다. “유리는 부서지며, 알루미늄은 고철 시장으로 팔리고 나머지는 플라스틱, 금속 더미 속에서 분쇄된다. 이런 것들은 재활용 가치가 낮아 다시 전자 제품으로 돌아가지 않는다.”또, 파쇄는 아이폰의 스피커를 동작시키는 내부의 희토류 자석 역시 복구가 불가능하다. 네오디움, 프라세오디움, 디스프로슘으로 만들어진 자석은 분쇄되는 동안 철과 같은 금속 따위에 붙어버리거나 정제 과정에서 떨어져 나간다. 중국에서는 이런 희토류들의 채굴이 불법적으로 행해진다. 이런 희토류들의 가격도 급격하게 변동하므로 애플 같은 회사들이 시장에서 그것들을 매입하기 전에 최대한 많은 돈을 절약할 수 있게 된다.

해당 부품들의 합계

애플은 2016년부터 로봇을 이용한 아이폰 분해 솔루션 개발에 착수했다. 이는 기기 내부의 재활용 가능한 자재를 회수하고 프로세서와 같은 독점 부품을 확실하게 파괴하여 애플이 2차 시장에서 “프랭큰폰” (프랭큰폰-전화기 자체는 정품이 아닌데, 정품에서 사용하는 부품들을 짜깁기하여 만든 2차 개발품. 실제로 Ebay나 Auction에서 Rolex 시계초침/분침, 다이얼, 무브먼트 등을 따로 구매하여 정품 부품들을 조립한 뒤 차고 다니는 사람들이 있다. 그 시계들을 rolex 프랭큰이라고 한다) 이라고 불리지 않도록 한다.

첫 번째 로봇은 ‘리암’으로, 이는 29개의 개별 로봇을 포함한 100 피트 규모의 분해라인으로 각각 해체 과정의 특정 부분을 담당하고 있다. Daisy는 다르다. 약 30 피트 길이로 다섯 개의 로봇 팔로 휴대폰을 분해하며, 일부는 현재 없어진 리암에서 개조된 것이다. 겉으로는 아이폰을 일반적인 공장 환경에서 조립하는 기계처럼 보이지만 실상은 그 반대의 일을 수행하고 있다. Daisy를 최고 속도로 운용하면 1시간에 200대의 아이폰을 분해할 수 있다. 1시간에 300개를 분해하던 리암 보다는 적지만 Daisy는 9개의 아이폰 모델을 처리할 수 있고, 리암은 아이폰 6만대를 처리할 수 있었다. Daisy는 아이폰 모델에 따라 도구나 다운 타임 등을 변경할 필요가 없다.

디스플레이를 떼어내는 Daisy

로봇 팔은 쐐기 사용하여 케이스 및 나머지 부품에서 디스플레이를 떼어낸다.

가치있는 재활용 부품

애플은 아이폰을 회사 내에서 자체적으로 분리하면 재활용 업자들에게 개별적으로 부품을 보낼 수 있는데, 잭슨은 이런 부품들이 자재들을 처리하고 신제품의 구성 요소로 전환되기를 바라고 있다. 최종 목적은 끊임없이 새로운 재료를 얻는 대신 재생 가능한 자원과 재활용된 재료를 활용하는 ‘폐루프’ 공급 망에 접근하는 것이다.

순환 경제, 혹은 요람에서 요람이라고 불리는 이 폐루프 시스템은 소비자 가전 분야의 새로운 개념이 아니다. 채굴된 요소를 복구된 자재로 바꾸는 데에는 많은 돈이 필요하다. 예를 들어 8개의 중국 재활용 공장을 대상으로 한 최근의 연구에 따르면 폐기물에서 금속을 추출하는 것이 새로 채굴하는 것보다 13배 저렴하다는 결과가 나왔다. 리튬 이온 전지의 생산에 필수적인 코발트와 같은 금속은 현재 거대한 전지가 필요한 전기 자동차의 인기가 높아지면서 현재 엄청난 시장 상황을 겪고 있다. 가격은 2016년도 이후 거의 4배 가까이 올랐다.

아이폰을 펀칭하는 Daisy

펀칭 장비는 부품을 함께 고정하는 나사를 두드린다. 누군가가 망치로 자동차 문을 부수고 망가뜨리는 것처럼 시끄럽다.공급망을 연결하는 방법을 찾는 것은 전자 제품 제조업체들의 공통적인 목표이다. 2014년, 컴퓨터 제조업체인 델은 다양한 PC 제품에서 플라스틱을 재활용하는 프로그램으로 폐루프 검증을 획득한 최초의 회사다.

HP는 10년 이상 폐루프 시스템으로 프린터 카트리지를 만들어 왔다. 삼성 전자는 전자 폐기물 표준인 ‘e-waste’에 가입하고 거래사에 자체 요구 사항을 제시한다. 애플은 이미 리암 프로젝트를 통해 소규모로 폐루프 시스템 개념을 증명한 제품들을 가지고 있다. 이 회사는 재활용된 아이폰6 케이스의 알루미늄을 사용하여 Mac 미니 버전을 만들었다. 그러나 이 제품은 애플의 시설 내에서 사용하기 위한 것으로, 얼마나 많은 제품이 있는지는 분명치 않다. 애플의 아이폰은 폐루프 시스템의 작은 기준을 달성했다. 아이폰6를 시작으로 (아이폰 X는 제외) 메인 로직 보드의 납땜에 있는 주석의 100%가 재활용 재료이며, 그 중 일부는 리암에서 나온 것이다. 아이폰 전체 중량 중 금속 부품이 차지는 비율은 적으며, 이는 폐루프 시스템의 특성을 의미한다.

Daisy를 통과하는 과정

아이폰이 Daisy의 라인을 통과하는 데에는 약 2분 정도 걸리며 4개의 장비를 거친다.아이폰이 호퍼에서 컨베이어 벨트 위로 떨어지면 컴퓨터 비전 카메라가 아이폰을 인식하고 방향을 분석한다. 로봇 팔은 아이폰에서 페이스다운 장치를 집고, 전화기는 다시 돌아다니면서 분해과정을 거친다.

다른 로봇 팔이 아이폰을 회전시켜 광센서가 케이스가 구부러졌는지를 평가하고 분해 과정의 기계가 공구를 조정한다. 그런 다음 일련의 핀이 디스플레이를 케이스로부터 떨어지게 한 뒤 로봇 팔이 쐐기를 이용해 디스플레이를 벗겨 내고 디스플레이는 쓰레기통에 떨어진다. 리암은 스크린을 제거하기 위해 흡입 시스템을 사용했는데, 이는 부서진 유리에선 작동하지 않았다. 그래서 Daisy는 심하게 파손된 아이폰을 다루는데 더 능숙하다. 또 다른 로봇 팔은 아이폰을 집어 들어 3개의 배터리 제거 장비 중 하나로 보낸다.

이 시스템은 배터리를 섭씨 영하 80도의 온도로 냉각시킨다. 그 다음 로봇은 하우징을 슬랩에 부딪히고 배터리는 알루미늄 통으로 떨어진다. 다음으로 펀칭 스테이션에서는 강력한 스탬퍼가 아이폰 부품들을 고정하여 유지하고 있는 나사를 푼다. 펀치의 수는 모델마다 다르며 아이폰5의 경우 35대부터 아이폰 6 플러스의 경우 54대까지 다양하다. 라인의 마지막 로봇이 펀치 작업 중에 느슨해질 수 있는 부분을 제거하기 위해 아이폰을 들고 흔들어 댄다. 그 다음 회전하는 나사송곳이 프로그래밍 된 패턴을 따라 후면 카메라, 메인 로직 보드, 스피커 및 햅틱 모듈과 같은 주요 부품을 꺼낸다.

마지막으로 한 번의 펀치로 애플 로고의 강철과 카메라 모듈을 둘러싼 링을 제거한다. 총알구멍으로 가득한 것처럼 보이는 이 케이스는 3개의 모델 별 전용 쓰레기통 중 하나로 들어간다. 조각을 함께 고정하는 플라스틱 클립은 알루미늄 케이스에 남아있으며 금속 보다 훨씬 낮은 온도에서 녹기 때문에 합성물은 나중에 분리하기 쉽다. 마지막으로 회사는 부품을 회수하고자 하는 재료를 기반으로 일부 부품을 분류한다. 예를 들어, 카메라와 메인 로직 보드는 구리와 금, 은, 팔라듐과 같은 귀금속을 포함한다.

왜 아이폰을 분리하는가?

애플의 주요 관심사는 재활용하는 과정에서 나오는 물질의 품질이다. 장치를 잘게 찢을 때 나오는 재활용된 알루미늄은 새로운 케이스를 만들기 위한 애플의 수준에 미치지 못한다. 하지만 Daisy가 만들어내는 금속은 별도의 정제 작업 없이도 동일한 품질 수준을 만들 수 있다. 적은 작업 단계와 유용한 금속은 비용과 낭비를 모두 줄인다.애플이 가장 우려하는 것은 재활용하는 과정에서 나오는 물질의 품질이다.

장치를 잘게 찢을 때 나오는 재활용된 알루미늄은 새로운 케이스를 만드는 애플의 수준에 미치지 못한다. 하지만 금속 Daisy가 뱉어내는 금속은 별도의 정제 없이도 동일한 급을 만들 수 있다. 단계를 줄이고 금속을 더 많이 사용하면 비용과 낭비를 줄이는데 도움이 된다. 이러한 과정은 원료를 조달하기 위해 필요하지만 환경 파괴를 유발하는 광산의 양을 줄여준다. 잭슨은 “주석은 노동과 환경 기준에 대한 법규가 부족한 몇몇 나라에서 채굴되고 있다” 라며 주석을 예로 들었다. “만약 재활용 주석을 사용한다면 우리는 무책임하게 행동하는 사람들과 일하는 위험을 줄일 수 있다”. 예를 들어, 나이지리아나 인도네시아 같은 나라들은 환경오염은 물론 광부들의 건강에 좋지 않은 불법 광산이 존재한다. 채굴은 금속의 종류에 상관없이 많은 온실 가스를 배출한다. 예를 들어 아이폰 8의 80%는 애플이 소위 말하는 원재료 채굴을 포함한 ‘생산’에서 나온 것이다.

잭슨은 “채굴된 자원의 대부분이 에너지 집약적인 과정으로 가공된다”라고 한다. “만약 여러분이 이러한 방식에서 벗어날 수 있다면, 배출되는 탄소는 줄어들 것이다”광산 채굴 방식이 사라진다는 것은 목표는 훌륭하지만 아직 갈 길은 멀다. 잭슨은 애플이 아이폰을 만들기 위해 땅을 파낼 필요가 없어지기까지는 하드웨어 설계에 있어 큰 변화가 있지 않는 한 10년 이상이 걸릴 것이라고 말했다.예를 들어, 아이폰 X는 독특한 구조와 부품 때문에 Daisy의 아이폰 재활용 계획에 흥미로운 변화를 주었다.

애플은 아이폰 X를 발표하기 전부터 Daisy를 설계하기 시작했고, 아이폰 X가 출시되고 버려질 때가 되면 많은 어려움을 겪을 것이란 것을 분명히 알고 있었다. 금속 하우징 대신 유리로 된 뒷면과 내부 무선 충전 코일이 있으며 전면 카메라 눈금으로 인해 부품이 추가된다.이러한 과정은 아이폰을 가지고 있는 것에 대해 더욱 엄격한 통제권을 주며 이는 아이폰 사기를 퇴치하는데 도움이 된다고 한다. “당신에게 가짜 아이폰을 팔 수 있는 사람이 있다.”라고 잭슨은 말한다. “인클로저, 내부 부품 혹은 수리를 위해 필요할 수 있다. 아이폰을 아이폰으로 만드는 일이 일어나면 우리의 지적 재산권이 침해 받는다.”

Daisy의 등장

Daisy가 오스틴에서 동작하는 것은 일회성이 아니다. 애플의 유럽 유통 센터에는 이미 다른 제품이 있으며, 애플은 제3자가 사용할 수 있도록 무료 라이선스를 제공하고 있다. 물론 라이선스를 가지고 운영하는데 있어서 엄격한 규정이 따른다.애플이 스마트폰을 만드는 과정에서 Daisy는 가장 마지막 단계가 된다. 잭슨은 부품 교체 및 수리할 수 없는 아이폰만 여기에 있다는 사실을 강조한다.

동시에 Daisy가 최종 목적지라는 개념은 향후 설계에 도움이 될 수 있다. 잭슨은 애플의 설계 과정이 여전히 훌륭하고 내구성 있는 기기를 만드는 데 중점을 두고 있지만, 설계 과정 초기에 기기의 궁극적인 목표를 그려보려고 한다. “나는 모든 제품에 대해 더 많은 생각이 필요하다고 본다.” 라고 잭슨은 말했다. 특히 회사가 이런 재활용 방식을 태블릿이나 컴퓨터 같은 다른 제품으로 확장하고 싶다면 말이다.

애플은 이런 장치를 통해 연간 수백만 대의 아이폰을 분해할 준비가 되어있지만 문제는 우선 소비자들로부터 아이폰을 되찾는 것이다. 애플에는 ‘기브백’(이전의 Renew)이라는 프로그램이 있는데, 이는 사용자가 아이폰을 폐기하지 않았을 경우 다른 아이폰과 교환해 주는 것이다. 다시 쓸 수 없는 아이폰은 보상을 받지 못하지만 애플은 그것들을 모아 Daisy에게 보낼 것이다.