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폐플라스틱 재활용

최근 10년간 한국의 생활계 플라스틱 폐기물 발생량은 188만 700톤(2009년)에서 322만 9,594톤(2018)으로 약 71.7% 증가하였다.


 

목차

1. 개요

2. 폐플라스틱 재활용 방식

3. 폐플라스틱 재활용 국내 현황

4. 산업 동향

 

1. 개요

최근 10년간 한국의 생활계 플라스틱 폐기물 발생량은 188만 700톤(2009년)에서 322만 9,594톤(2018)으로 약 71.7% 증가하였다. 코로나19가 발생하며 2020년에는 플라스틱 사용량이 전년 대비 14.6%나 급증하며, 그 속도가 더욱 가속화되고 있다. 하지만 비용과 기술 등의 이유로 국내에서 만들어진 플라스틱은 절반정도만 재활용이 되고, 나머지는 매립되거나 소각되고 있는 상황이다. 게다가 국산 플라스틱은 재활용 상품성이 떨어진다는 이유로 수출을 하며, 재활용을 위한 폐플라스틱은 다시 수입해오고 있다. 이러한 이유로 폐플라스틱의 안정적인 처리와 재활용 고도화의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 열분해 재활용(화학적 방식) 설비를 구축하고 있는 다수의 정유, 화학업체들은 재활용 시장이 커질 것으로 예상하고 있다. 본 글은 폐플라스틱의 재활용 방식과 현황, 국내 업계 동향을 살펴보고자 한다.



2. 폐플라스틱 재활용 방식

플라스틱을 재활용하는 방법에는 크게 기계적 방식(Mechanical Recycle)과 화학적 방식(Chemical Recycle)이 있다. 그리고 화학적 방식은 다시 해중합 방식과 열분해 방식으로 나누어 볼 수 있으며 이는 아래와 같다.


(1) 기계적 재활용

폐플라스틱을 잘게 분쇄하고 세척, 선별, 혼합 과정을 거쳐 재생 플라스틱을 제조하는 방식. 단순한 제조공정으로 투자비가 적게 드는 편이며, 상대적으로 적은 제조 에너지를 사용하여 재활용이 가능하다. 하지만 최초 생산된 플라스틱에 비해 품질이 낮아져 무한 재활용이 불가능하다는 단점이 있다. 또한 여러 화학제품이 혼합된 플라스틱, 또는 오염된 폐플라스틱에는 적용이 어렵다.


(2) 화학적 재활용

폐플라스틱의 고분자 구조를 분해하여 기존 원료인 단량체 형태로 전환하는 방식. 다시 원료로 재탄생하기 때문에 품질 면에서 지속가능성을 확보할 수 있다.

  • 해중합(Depolymerization): 고분자 물질이 형성되는 과정인 중합과정을 역행해 단량체로 만드는 기술. 처음 만들어진 플라스틱과 유사하다는 장점이 있다. 하지만 원료가 되는 폐플라스틱이 동일한 성분이어야 하기 때문에 해중합 방식으로 할 수 있는 건 페트(PET), 폴리우레탄(PU) 등으로 한정된다. 따라서 주로 폐페트병 재활용에 쓰일 전망이다.

  • 열분해(Pyrolysis): 플라스틱 폐기물을 산소가 없는 반응기에 넣고 반응기 밖에서 열을 가해 분해하는 기술. 현재 화학적 재활용에서 가장 많이 사용된다. 플라스틱이 타지 않고, 대신 가스, 오일, 기타 잔류물로 분해된다. 석유나 천연가스처럼 연료로 사용 가능하며, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)와 같은 제품의 재활용이 가능하다는 장점이 있다. 다양한 성분이 섞여 균일하지 않은 플라스틱에서 납사 등 플라스틱 원료 물질을 뽑아낼 수 있다. 즉 PET나 PA 등 일부 플라스틱을 제외하고 복합 플라스틱 대다수를 분해할 수 있다는 게 가장 큰 장점이다. 다만 물리적 재활용에 비해 높은 비용이 든다는 것과 에너지의 많은 투입으로 탄소 발생을 부추긴다는 단점이 존재한다.



3. 폐플라스틱 재활용 국내 현황

환경부에 따르면 2020년 기준, 분리 배출된 국내 폐플라스틱의 재활용 비율은 54%이다. 재활용률이 절반밖에 되지 않는 이유는 재활용될 수 있는 기준이 까다롭기 때문이다. 따라서 재활용에 필요한 상품성 있는 폐플라스틱은 막대한 양으로 수입해온다. 상품성이 떨어지는 국산 폐플라스틱은 수출하고, 대신 깨끗한 폐플라스틱을 수입해 사용하는 것이다. 하지만 정부 차원에서 국내 플라스틱 폐기물 활용도를 높이고자 2021년 6월부터 페트 등 4종 플라스틱 수입을 금지하기 시작했으며, 2022년부터는 모든 플라스틱 폐기물이 금지된다. 여기에 국가 간 유해 폐기물 이동을 규제하는 바젤협약의 폐플라스틱 관련 규제도 강화되며 수급이 더욱 까다로워질 전망이다. 이러한 상황 하에 재활용이 가능한 폐플라스틱의 가격이 상승하였고, 플라스틱 재활용 기술 개발에 박차를 가하고자 하는 업계의 노력이 늘어나고 있다.

지금까지 플라스틱을 재활용하는 방식은 기계적 재활용이 우세한데, 이 방식은 화학적 재활용보다 복잡하지 않으며, 기술 수준이 낮기 때문에 처리 비용이 저렴하다는 큰 장점을 갖고 있어 많이 쓰이고 있다. 하지만 여러 화학제품이 혼합되거나 오염된 플라스틱은 사용이 불가하여 이러한 제품은 소각되거나 매립된다. 그렇기에 화학적 재활용은 기존에 소각되거나 매립되던 폐플라스틱을 재활용함으로써 낮은 재활용 비율을 극복할 것이라는 기대를 받고 있다.

환경부에서 발표한 2021년 탄소중립 이행계획 중 ‘폐기물제로 순환경제 로드맵’은 탄소중립 달성을 위해 폐기물을 매립하지 않고 완전히 재활용하는 ‘쓰레기 제로’와 ‘순환경제’ 사회를 합친 계획이라고 할 수 있다. 정부는 폐플라스틱의 열분해 처리 비중을 2020년 기준 0.1%에서 2030년 10%까지 확대하겠다고 밝혔다. 현행 처리 규모는 연간 1만톤이며, 2025년 31만톤, 2030년 90만톤으로 확대할 예정이다. 또한 2025년까지 플라스틱 폐기물을 올해 배출량 대비 20% 줄이며, 폐플라스틱 재활용 비율을 70%까지 끌어올릴 예정이다. 이를 위해 2022년에 공공열분해시설 4개소를 신설하고자 하며, 폐플라스틱 열분해유를 석유제품 원료로 활용한다면 탄소배출권을 인정받을 수 있도록 관련 지침을 개정하는 등 정책적 지원을 하고 있다


4. 산업 동향

산업의 지속가능성을 추구하는 순환경제 시대를 맞이하며, 기업들도 폐플라스틱 재활용에 나서고 있다. 글로벌 시장조사기관 리서치앤드마켓에 따르면, 전 세계 플라스틱 재활용 산업 시장은 2021년 455억 달러(약 55조원)에서 2026년 650억 달러(79조원)로 연평균 7.5%씩 성장할 것으로 전망된다. 2018년에 폐플라스틱 수입을 전격 금지한 중국을 비롯하여 세계 각국이 환경 규제를 강화하는 점도 영향을 미칠 것으로 보인다. 이러한 추세에 맞추어 국내 기업들은 다양한 움직임을 보이고 있다.

SK이노베이션은 2019년 열분해 유화기술을 보유한 폐기물 재활용 업체 제주클린에너지와 양해각서(MOU)를 체결하고, 폐플라스틱 및 폐비닐 열분해 유화기술 공동개발에 힘쓰며, 2020년에는 제조 관련 특허기술을 개발한 바 있다. 한화솔루션도 작년 1월 한국에너지기술연구원과 양해각서를 체결하여 열분해유를 고품질 원료 화학제품으로 전환하는 기술을 공동으로 개발하기로 하였다. 이를 통해 2024년까지 하루 1톤 규모의 파일럿 사업을 거쳐 폐플라스틱을 재활용하여 연간 3만톤의 나프타를 생산하는 것을 목표로 하고 있다.

SK지오센트릭은 5조원을 투자해 폐플라스틱에서 기름을 뽑아내는 도시유전화 사업을 본격화하기로 하였다. 브라이트마크와 퓨어사이클 테크놀로지 등의 기업와 협력관계를 구축하여 2025년까지 열분해, 해중합, 폴리프로필렌(PP) 추출 등 3대 화학적 재활용 기술을 확보할 예정이다.

LG화학은 원천기술을 보유한 영국 무라테크놀로지와 협업하여 2024년 1분기까지 충남 당진에 연 2만 톤 규모의 초임계 열분해유 공장을 짓고, 나프타를 추출해 생산공정에 활용하겠다고 밝혔다.

열분해뿐만 아니라 해중합 방식도 주목을 받고 있다. 롯데케미칼은 2024년까지 1000억원을 투자하여 플라스틱 화학적 재활용을 위한 해중합 공장 건설할 계획이다. 이를 통해 기계적 방식으로는 재활용되지 못하였던 유색 또는 저품질 폐페트병을 원료로 사용할 수 있을 것으로 보인다. 2030년까지는 현재 운영중인 페트병 공장 전체를 화학적 재활용 페트 공장으로 전환할 수 있을 것으로 보인다.

이처럼 정부와 기업의 움직임은 기존 플라스틱의 기계적 재활용 방식의 한계를 극복할 것이라는 기대가 나온다. 그동안 열심히 분리수거를 하더라도, 수거된 폐플라스틱을 제대로 활용하지 못하면서 재활용의 의미가 퇴색되어 왔기 때문이다. 폐플라스틱의 다양한 재활용 방식이 활성화되면서 향후 자원의 선순환이 확대될 것으로 기대되는 바이다.


 

참고