23.01.23 11:15최종 업데이트 23.01.23 11:15
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새로운 시대정신이자 미래의 침로인 'ESG'가 거대한 전환을 만들고 있다. ESG는 환경(E), 사회(S), 거버넌스(G)의 앞자를 딴 말로, 더 나은 세상을 향한 세계 시민의 분투를 대표하는 가치 담론이다. 삶에서, 현장에서 변화를 만들어내고 실천하는 사람과 조직을 만나 그들이 여는 미래를 탐방한다. [기자말]

2022년 11월 28일 서울환경연합과 제로웨이스트샵 알맹상점은 정부서울청사 본관 앞에서 환경부와 기업에 이중병뚜껑 등 재활용이 어려운 복합재질 플라스틱 규제를 촉구하는 기자회견을 열었다. ⓒ 서울환경운동연합


경제협력개발기구(OECD)의 '글로벌 플라스틱 전망보고서'(2022년)에 의하면 전 세계 플라스틱 생산량은 2000년 2억 3400만 톤에서 2019년 4억 6000만 톤으로 2배 증가했다. 같은 기간 플라스틱 폐기물 배출량도 1억 5600만 톤에서 3억 5300만 톤으로 2배 이상 증가했다.[1]

한국의 1인당 연간 플라스틱 배출량은 세계 2위(132.7kg, 유로맵 조사, 2015년 기준)[2] 또는 3위(88kg, 미국 국립과학공학의학원 조사, 2016년 기준)로[3] 세계 최고 수준이다. 통계청 집계로는 2020년 기준 통계청 '폐기물 발생현황'[4]에서 1인당 플라스틱 폐기물 배출량이 99.51kg이며, 코로나19로 증가추세다.[5]


전 세계 플라스틱 폐기물 재활용률은 9%에 불과하다. 플라스틱 폐기물 중 19%가 소각되고 50%는 매립되며 나머지 22%는 적절하게 처리되지 않은 채로 야외에서 태워지는 등 환경으로 그대로 누출된다.[6]

통계청에서 발표한 한국의 플라스틱 폐기물 재활용률은 매우 높아 보인다. 국내 통계 값은 '새로운 플라스틱'을 만드는 엄격한 의미의 재활용 외에 폐플라스틱을 '소각'하여 난방 연료로 사용하는 '에너지 회수'까지 재활용으로 인정해 통계에 포함하고 있기 때문이다.[7]

폐플라스틱 열분해 기술과 새로운 석유
 

폐플라스틱 열분해유 공정도 ⓒ Quora


폐플라스틱 재활용 기술은 크게 물질 재활용 기술 혹은 기계적 재활용 기술, 화학적 재활용 기술, 열적 재활용 기술[8]로 나뉜다. 폐플라스틱 소각 중 발생하는 발열 에너지를 난방 연료로 활용하는 열적 재활용 기술은 유산소 소각 과정에서 다량의 이산화탄소를 포함해 유해 배출물이 발생한다는 단점이 있다. 폐플라스틱을 처리하고 2차 오염 물질 발생을 최소화하는 에너지 회수 기술로 '폐플라스틱 열분해'가 있다. '폐플라스틱 열분해'는 화학적 재활용 기술에 속한다.[9]

플라스틱은 각종 첨가제와 탄화수소로 이뤄져 있다.[10] 폐플라스틱 열분해 기술은 물질 재활용 혹은 기계적 재활용이 어려운 플라스틱 폐기물을 400~600℃ 중고온 무산소 조건에서 가열해 원유인 열분해유를 만드는 기술이다.[11][12]

폐비닐, 폐타이어, 복합재질 폐플라스틱을 300~350℃로 가열해 녹인 다음 온도를 400~600℃로 올려 열분해 처리한다. 투입된 폐플라스틱은 기체화를 통해 오일 가스, 카본 블랙, 비응축 가스로 변환되고 오일 가스는 순환 수냉 시스템을 통해 응축되어 열분해유가 된다. 기체, 액체로 분해되지 않은 물질은 고체로 남는다.

열분해유 대부분은 산업용 보일러나 난방의 연료로 사용된다. 열분해유 자체로는 엔진을 가동하는 데에 적합하지 않으나 추가적인 공정을 거쳐 디젤 엔진의 연료로 사용될 수 있다.[13] 열분해유 제조 공정에서 이외에 석유화학제품 원료인 나프타를 추출할 수 있고 공정 중 발생한 합성가스(일산화탄소와 수소 혼합기체)를 원료로 메탄올, 암모니아 등을 생산하거나 수소를 추출할 수 있다.[14]

국제적으로 합의된 정의는 없으나 열분해유는 기존 중유 등을 대체할 수 있는 바이오연료로 분류된다. 일부 국가에서 원유의존도 완화, 환경 보호, 연관 산업 지원 등을 이유로 열분해유를 도입하고 보급하는 중이다.[15] 독일 바스프, 미국 다우케미칼, 사우디아라비아 사빅(SABIC) 등 글로벌 주요 화학기업들은 열분해유에서 플라스틱의 기초 원료인 재활용 나프타를 추출하고 있다.[16][17]

유럽연합(EU)은 회원국 플라스틱 제조 기업에 생산, 판매에서부터 제품의 수거, 재활용, 폐기까지 모든 단계에 책임을 부과하는 생산자책임재활용(EPR) 제도를 도입하여 2024년까지 회원국 내 국내법 전환을 의무화하기로 했다. 세부 조항에는 소재의 일정 비율 이상을 반드시 재활용 소재를 사용할 것이 포함되었다.

예를 들어 PET의 재활용 원료 비율이 2025년부터 25% 이상, 2030년부터는 30% 이상으로 높아진다. 이 기준을 충족하지 못하는 기업에 생산 물량에 비례해 과징금을 물리게 된다.[18]
 

바스프의 화학적 재활용 산업 부문 부사장 크리스토프 간(좌측)과 아쿠스 최고기술책임자(CTO) 마크로 토마시 ⓒ 바스프

 
세계 1위의 글로벌 화학기업인 바스프는 열분해유를 확보하기 위해 2022년 9월 독일 슈투트가르트 인근에 위치한 플라스틱 재활용 기업 아쿠스그린사이클링과 연간 10만 톤의 폐플라스틱 열분해유 구매계약을 맺었다.[19] 바스프는 아쿠스로부터 받은 열분해유로 루트비히스하펜 공장에서 쓰던 석유를 대체할 예정이다.[20]

국내에서 폐플라스틱 열분해유는 주로 저급 난방 연료로 활용되고 있다.[21] 한국석유관리원의 분석 결과 열분해유는 등유와 경유의 성상을 보였으며, 발열량은 현재 국내 유통유의 품질기준인 3500kcal/kg 이상을 만족하는 것으로 나타나 대체 에너지원으로 이용 가능성이 있다고 판단되었다.[22] 국내 열분해유 가격은 2022년 4월 기준 리터 당 600원 정도로 등유(벙커C유, 1191원)보다 저렴하다.[23][24]

국제 열분해유 가격은 2019년 기준으로 톤당 342~404달러이고, 유럽/중동/아프리카 326~349달러, 아시아 355~379달러로 지역별로 차이가 있다.[25] 원유 회수율은 플라스틱 성질에 따라 30%에서 많게는 80% 이상에 이른다.[26]

폐플라스틱 열분해유와 전통적 화석 연료인 디젤유 사이의 경제적·환경적 영향을 비교한 연구에서, 열분해유가 생산 비용 25% 절감, 인간 건강에 대한 부정적 영향 54% 감소, 생태계에 미치는 부정적 영향 40% 감소하는 것으로 나타났다. 휘발유와 비교해서는 현재 기술로는 열분해유의 생산 비용이 130% 더 높았다.[27]

폐플라스틱 열분해유 시장 확대 전망
 

세계 재활용 플라스틱 시장 전망 ⓒ 리서치앤마켓


세계적으로 미국 캐나다 독일 스코틀랜드 인도 등에서 폐플라스틱 열분해 시설이 가동 중이다. 미국에서는 5개 공장에서 연간 5억 9000만 갤런 이상의 열분해유를 생산하고 있다. 현재 건설 중인 6개 공장이 완공되면 연간 20억 갤런의 열분해유가 추가적으로 생산되고 기존 3개 공장의 시설이 확대된다. 북미 시장을 중심으로 산업용 디젤 엔진 및 산업용 보일러 산업이 성장함에 따라 열분해유 수요가 계속해서 증가하고 있다.[28]

2022년 454억 달러인 세계 플라스틱 재활용 시장은 2027년에는 638억 달러로 성장할 전망이다.[29] EU는 2030년까지 최종 에너지 소비량의 32%를 재생에너지원에서 확보하겠다는 목표를 세웠다. 열분해유가 천연가스와 중질 및 경질 연료유를 대체할 수 있어 열분해유 시장도 성장할 것으로 보인다.[30]

국내 폐플라스틱 열분해유 시장은 2020년 70만 톤에서 2030년 330만 톤 규모로 성장할 것으로 기대한다.[31] 수송용 화석연료 대체를 위한 수단으로 2006년 국내에 처음 바이오디젤을 도입한 이후로 정부는 글로벌 탄소중립 목표 달성과 점차 강화하는 국제 환경규제에 대응하기 위해 바이오연료의 상용화와 보급 확대를 위한 법/제도/정책을 정비하고 있다.

폐플라스틱 열분해유와 관련해서는 열분해유를 석유화학제품 원료로 활용할 수 있도록 2022년 11월에 법적 기반을 마련하고(폐기물관리법 시행규칙), 폐플라스틱 열분해유 기업의 표준산업분류 기준을 구체화하였으며(통계청), 열분해유 원료가 되는 폐플라스틱 품질을 높이기 위한 공공선별장 자동화/현대화 및 비닐류 선별설비 투자를 확대(환경부)하기로 했다.[32][33]
 

열분해유 생산 공정 및 후처리 기술 ⓒ SK지오센트릭

 
정부의 제도 정비에 힘입어 SK지오센트릭(구 SK종합화학)은 '열분해유 석유화학제품 원료화 방법론'을 개발하여 환경부 인증을 받았다. SK지오센트릭은 플라스틱 쓰레기 1톤을 소각하는 대신 열분해유로 만들면 이산화탄소 배출량을 최고 2.7톤 줄일 수 있다고 밝혔다.

SK지오센트릭은 울산에 약 21만5000m2 규모의 폐플라스틱 재활용 클러스터를 조성하고 연간 폐플라스틱 투입량 약 20만 톤에서 열분해유 15만 톤 생산 및 후처리를 목표로 하고 있으며 연간 40만~50만 톤의 이산화탄소 감축을 인정받을 수 있을 것으로 전망한다.[34]

열분해유 원료로 만든 친환경 화장품 용기 ⓒ LG생활건강

 
LG생활건강은 열분해유를 원료로 친환경 화장품 용기를 만들어 제품에 적용했다. LG생활건강은 현대케미칼, 롯데케미칼과 함께 2022년 10월 '친환경 플라스틱 사업 추진을 위한 전략적 협력 양해각서'를 체결하고 열분해유 플라스틱을 제품에 적용하는 친환경 패키징 사업에 착수하였다.

롯데케미칼이 친환경 플라스틱 제품 제조, 최적화를 통해 새롭게 적용할 수 있는 제품군 개발을 맡고, 현대케미칼은 폐플라스틱 열분해유를 기존 정유 공정의 원료로 도입해 친환경 플라스틱을 제조한다. 이 플라스틱을 LG생활건강이 구매해 최종적으로 친환경 화장품 용기를 생산한다.[35]

단, 폐플라스틱 열분해유로 플라스틱을 만드는 과정에서 배출되는 탄소는 원유를 정제해 새 플라스틱을 만들 때보다 약 1.76배 많다는 연구 결과가 있어[36] 열분해유로 플라스틱을 제조하는 공정 과정의 개선을 연구하고 있다.

환경부는 폐플라스틱의 안정적 처리와 폐플라스틱 열분해 처리 비중을 2021년 0.1%에서 2030년까지 10%로 높여 순환경제 및 2050년 탄소중립 실현을 선도할 계획이라고 밝혔다. 폐플라스틱 투입량 또한 2020년 1만 1000 톤에서 2025년 31만 톤, 2030년 90만 톤으로 점진적으로 확대한다.[37] 또한 석유 화학 기업이 폐플라스틱 열분해유를 석유제품 원료로 활용할 때 탄소배출권을 인정받을 수 있도록 관련 지침을 개정하기로 했다.[38]

앞서 2020년에 발표한 정부의 '생활폐기물 탈 플라스틱 대책'에는 분리 배출된 폐플라스틱 재활용률을 2025년까지 70%로 높인다는 목표가 제시되었다.[39] 플라스틱 생산 자체를 통제하는 게 최선이겠지만, 여전히 생산량이 늘고 있는 상황에서는 폐플라스틱의 재활용 비율을 높이는 게 현실적인 대책일 수밖에 없다. 폐플라스틱 열분해유가 점차 그런 대책의 상단에 거론되는 추세인 듯하다.

글: 안치용 ESG코리아 철학대표, 김민주 바람저널리스트, 이윤진 ESG연구소 연구위원
덧붙이는 글 [1] OECD, (2022), “Global Plastics Outlook:Polisy Scenarios to 2060”, OECE, p 16.
https://read.oecd-ilibrary.org/environment/global-plastics-outlook_de747aef-en#page16

[2] Euromap. (2016). Plastics resin production and consumption in 63 countries worldwide 2009-2020.
https://www.pagder.org>files>eromappreview

[3] 신유리, (2021.12.2), “한국인 1인당 플라스틱 배출량 세계 3위…연간 88kg”, 연합뉴스
https://www.yna.co.kr/view/AKR20211202070000009

[4] 생활폐기물(재활용 가능자원 분리배출-폐합성수지류(비닐류, 발포수지류, PET 병, 기타)

[5] 국가통계포털, (2022.5.24 갱신), “폐기물 발생현황_생활폐기물” 2020년 기준 통계

[6] OECD, “Global Plastics Outlook:Polisy Scenarios to 2060”, OECE, p 16.
https://read.oecd-ilibrary.org/environment/global-plastics-outlook_de747aef-en#page16

[7] 김훈남, (2022.9.25.). “힘들게 분리수거 했는데…재활용률, 고작 60%라고?”, 머니투데이
https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2022092311270931511

[8] ① 물질 재활용 기술(Material Recycle)
물질 재활용은 재활용이 어려운 재질의 플라스틱을 선별하고 이물질이 묻어 더러운 플라스틱을 세척하는 과정을 통해 재생원료로 재활용하는 방식. 재질선별과 세척공정을 거친 폐플라스틱 조각들을 재생압출기를 이용해 일정한 크기의 플라스틱 조각인 ‘펠렛(Pellet)’으로 만들어 재생원료로 사용. 
기계적 재활용 기술(Mechanical Recycle)
폐 플라스틱의 화학 구조를 변경하지 않고 분쇄, 세척, 분리, 건조, 재과립화 및 컴파운딩과 같은 고정을 통해 새로운 플라스틱으로 변환시키는 기술. 기계적 재활용은 폴리올레핀 계열(PP, PET, PE)에 널리 사용됨.
② 화학적 재활용 기술(Chemical Recycle)
물리적인 가공을 통해 재활용하는 물질 재활용 기술과 달리 화학적 재활용 기술은 탄화수소 등의 성분으로 분해하여 재활용하는 방법. 주로 열분해 및 화학반응 공정을 통해 이루어지며, 종류별 고도분리작업이나 오염된 폐기물에 대해 크게 민감하지 않아 물질 재활용 공정보다 유리하다는 장점이 있으나 복잡하고 고도의 기술개발이 필요한 기술.
 ③ 열적 재활용 기술(Thermal Recycle)
플라스틱 폐기물의 원료는 석유로 되어있어 발열량이 크기 때문에 연료화가 가능. 폐플라스틱을 연료화시키는 열적 재활용 기술에는 ‘RDF(Refuse Derived Fuel)’와 ‘RPF(Refuse Plastic Fuel)’가 있음. 두 방법 모두 폐기물에서 가연물을 선별해 제조한 신재생 에너지라는 공통점이 있지만, RDF는 일반 생활 폐기물, RPF는 폐플라스틱이나 목재와 같은 산업 폐기물이 원료가 된다는 차이점이 있음. 또한, 열적 재활용 기술을 통해 그동안 재활용이 불가능했던 식품 봉지 등 필름류도 재활용이 가능해졌으나 여전히 소각 시 유해 배출물 발생에 대한 기술적 보완이 필요한 단계임.

[9] 조지혜 외. (2022). “폐플라스틱 열분해 추진여건 및 정책과제’, 한국환경연구원. P 7.

[10] Rashid Miandad & others. (Mar.19.2019), “Catalytic Pyrolysis of Plastic Waste: Moving Toward Pyrolysis Based Biorefineries” Frontiers.
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2019.00027/full

[11] 한국에너지공단 블로그, (2020.11.6.) “쓰레기가 자원으로? 폐플라스틱 재활용 기술”. 한국에너지공단. (energy.or.kr)

[12] 조지혜 외. (2022). “폐플라스틱 열분해 추진여건 및 정책과제’, 한국환경연구원. P 7.

[13] 한국석유재활용협회
 http://www.oils.or.kr/_ver01/_bbs_iw2000/link.php?cont=0204#1-03

[14] 박상우. (2022.3.3.) “폐플라스틱 열분해유 수소 개질.추출 활성화한다.”, 월간수소경제.
 https://www.h2news.kr/news/article.html?no=9742 

[15] 산업통상자원부. (2022). 탄소중립 시대 에너지 신산업 육성을 위한 친환경 바이오연료 확대 방안. 산업통상자원부, p 7.

[16] 전과 같음.

[17] 사이언스올 과학백과사전 https://www.scienceall.com/%EB%82%98%ED%94%84%ED%83%80naphtha-3/

[18] 강노경, (2022.8.19.) “EU 주요 환경 정책과 시사점”, 한국무역협회 브뤼셀지부.

[19] 산업통상자원부. (2022). 탄소중립 시대 에너지 신산업 육성을 위한 친환경 바이오연료 확대 방안. 산업통상자원부, p 7.

[20] (Sep.5.2022), “BASF signs purchase agreement for pyrolysis oil derived from mixed plastic waste”, Packaging Europe.

[21] 전과 같음.

[22] 양한솔 외, (2019), “혼합 폐플라스틱을 이용한 열분해 공정 시 전처리에 따른 오일 품질 및 부산물의 배출 특성 분석”, 한국폐기물자원순환학회지, 36(4).
http://journal.kswm.or.kr/past/view.asp?a_key=3682863

[23] 면세유 평균판매가격
 https://www.opinet.co.kr/user/dopospdrg/dopOsPdrgTaxfreeAreaSelect.do#

[24] 임재백. (2022.4.29.) “폐플라스틱 추출 열분해유로 농사 짓는다.”, 매일경제 TV
https://mbnmoney.mbn.co.kr/news/view?news_no=MM1004620506

[25] Industry News, (2019.1.9.) “What is the use and market price of tyre pyrolysis oil”, Henan Doing Environmental protection technology Co., Ltd.
https://www.wasteplasticpyrolysisplant.com/News/Industry_News/market_price_of_tyre_pyrolysis_oil_54.html

[26] 권가림, (2021.7.28.), “1년 플라스틱 481만톤…휘발유,등유, 경유로 새삶”. MoneyS.
https://moneys.mt.co.kr/news/mwView.php?no=2021072315498076801

[27] Adrian Pacheco-Lopes & others, (Jun.24.2021), “Economic and Environmental Assessment of Plastic Waste Pyrolysis Products and Biofuels as Substitutes for Fossil-Based Fuels”, Frontiers
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2021.676233/full

[28] (Dec.15.2022), “Pyrolysis oil market-growth, trends,COVID19 impact, and forecasts(2022-2027), GlobeNewswire.
https://www.globenewswire.com/news-release/2022/12/15/2574430/0/en/Pyrolysis-Oil-Market-Growth-Trends-COVID-19-Impact-and-Forecasts-2022-2027.html

[29] 유호승, (2022.12.7.) “SK.LG.GS 이끄는 폐플라스틱 시장…환경부 열분해 비중 2030년 10% 목표”. 시사저널.
http://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=294986

[30] 김민제. (2022.5.13.) “고물이 보물로…폐플라스틱 재활용이 뜬다”, 한겨레.
https://www.hani.co.kr/arti/society/environment/1042702.html

[31] 박상영, (2022.11.16.) “LG화학, 충남 당진에 열분해유-에어로젤 공장 짓는다.”, 경향신문.
https://m.khan.co.kr/economy/economy-general/article/202211161716001#c2b

[32] 산업통상자원부. (2022). 탄소중립 시대 에너지 신산업 육성을 위한 친환경 바이오연료 확대 방안. 산업통상자원부, p 3.

[33] 산업통상자원부. (2022). 탄소중립 시대 에너지 신산업 육성을 위한 친환경 바이오연료 확대 방안. 산업통상자원부, p 18.
비닐류 전문 2차(잔재물 대상) 선별장비 확대 설치((‘22) 3개 → (’23) 6개) 등

[34] SKinno News.
https://skinnonews.com/archives/95134

[35] 허강우. (2022.10.18.). “LG생활건강, 100% 폐플라스틱 열분해유 화장품 용기 제품화”, 코스모닝
https://cosmorning.com/news/article.html?no=44142

[36] 김현종. (2023.1.7.) , “저탄소 신기술’이라는 열분해유, 탄소배출 저감 효과는 ‘글쎄’, 한국일보
https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2023010415210004911

[37] 환경부 보도자료(2021.6.21), p.6.

[38] 환경부 보도자료, (2021.6.21.), “폐플라스틱 열분해로 순환경제, 탄소중립 선도”
http://me.go.kr/home/web/board/read.do?pagerOffset=0&maxPageItems=10&maxIndexPages=10&searchKey=&searchValue=&menuId=286&orgCd=&boardId=1460570&boardMasterId=1&boardCategoryId=&decorator=

[39] 환경부 보도자료(2020. 12. 24), 「플라스틱 전주기 발생 저감 및 재활용 대책 수립」.
https://me.go.kr/home/web/board/read.do?boardMasterId=1&boardId=1420640&menuId=286
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