화학적 재활용 처리 기술이 글로벌 포장재 규정에 미치는 영향

화학적 재활용 처리 기술이 글로벌 포장재 규정에 미치는 영향

- KIST Europe 제공

● 내용 정리

포장 산업에서 재활용 소재 사용 압력 급증으로, 기계적 재활용 처리 방법의 한계를 극복하는 대안으로 화학적 재활용 처리 방법이 급부상하고 있음. 이에 대하여 규제 당국은 화학적 재활용 처리 방법에 대하여 포장 규제 하 허용 여부와 함께 복잡한 처리 방법에 대한 관리 감독 방안에 대한 검토를 진행 중임. 현재 세계적으로 포장재 관련 규제가 확산되며, 재활용 가능성, 재활용 목표 달성, 재활용 소재(특히 플라스틱) 사용을 요구되고 있는 실정임. 그러나 모든 플라스틱에 적합한 단일 재활용 처리 방법은 없으며, 재료의 물성에 따라 기계적 재활용(폴리머 구조 변경 없이 물리적 처리)과 화학적 재활용(고에너지 프로세스로 폴리머를 기본 구성 요소로 분해)으로 처리 방법이 구분되어 적용되고 있음

● 주요 규제 동향

- EU: 일회용 플라스틱 지침(SUPD, Single-Use Plastics Directive)에 따라 2030년까지 모든 일회용 음료수 병에 30% 재활용 소재 사용이 의무화 되며, 이러한 목표 달성의 수단으로 화학적 재활용 처리 방법이 인정될 것으로 예상됨. EU 집행위원회는 이러한 화학적 재활용 처리 방법이 포장 및 포장 폐기물 규정(PPWR, Packaging and Packaging Waste Regulation)에도 적용될 것으로 예상되고 있음. 그 배경은, 2030년 HDPE·PP 35% 재활용 소재 사용 목표 달성을 위하여, 기존의 물리적 재활용 처리방법 만으로는 공급량이 매우 부족할 것으로 전망되고 있기 때문임

- 영국: 플라스틱 포장세(PPT, Plastic Packaging Tax)에 따라 재활용 소재 30% 미만 함유 포장재에 대하여 세금이 부과되는 상황으로, 설정한 목표 충족을 위한 대안으로 최적의 화학적 재활용 처리 방법을 개발 중임

- 미국: 화학적 재활용 처리 방법에 관한 전국 단위 규제는 불명확하나, 연방 차원에 규정에서는 화학적 재활용 처리 방법을 허용하지 않고 있으나, 이미 25개 주에서 화학적 재활용 처리 공정을 폐기물 관리 분야가 아닌 제조 업종으로 분류하고 있음. 또한 캘리포니아에서는 화학적 재활용 처리 금지 조항을 삭제하였으며, 오레곤과 콜로라도 주의 규정에서는 화학적 재활용 처리 방법에 대하여 사용 가능성이 고려되고 있음

- 환경 단체는 화학적 재활용 처리 방법에 대하여 에너지 과소비와 오염 우려로 반대하고 있으나, 산업계는 물리적 재활용 처리 방법의 적용이 어려운 소재에 대하여 급증하는 재활용 소재 수요를 충족시킬 수 있다는 의견을 제시하고 있음. 현재 규제 당국은 화학적 재활용 처리에 따라 생산된 소재를 재활용 소재로 인정할지 합의에 이르지 못 한 실정임

● 화학적 재활용의 정의

화학적 재활용, 때로는 고급 재활용(advanced recycling)이라고도 불리며, 다양한 공정에 적용되는 광범위한 용어임. 산업 단체인 영국 플라스틱 연맹(BPF, British Plastics Federation)에 따르면, 일반 원칙은 플라스틱의 화학적 구조를 기본 화학물질과 원료로 분해하여 이를 새로운 소재를 만드는 데 사용하는 것이며, 화학적 구조의 변경은 열적 또는 화학적 공정을 통해 이루어질 수 있음

- 열분해(Pyrolysis): 무산소 고온으로 폴리머를 피롤리시스 오일이나 가스로 분해. PE·PP·폴리스티렌·혼합 폐기물에 적합

- 가스화(Gasification): 더 높은 온도로 혼합 폐기물을 처리해 합성가스(syngas) 생산. 플라스틱·연료·비료 원료로 활용

- 탈중합(Depolymerisation): 폴리머를 원래 단량체로 분해, 오염물 제거함. PET· 폴리아미드· 폴리우레탄에 적합

- 용해(Dissolution): 용매로 폴리머 용해 후 침전. PVC·PS·PE·PP에 적합, 폴리머 구조 변경 없음

지역별로 용해·탈중합을 화학적 재활용으로 분류하지 않는 경우도 있음(예: 유럽 화학 재활용 연합은 용해를 화학적 재활용으로 보지 않음)

● 화학적 재활용 추적: 질량 균형 회계(Mass Balance Accounting)

화학적으로 재활용된 소재가 신규 원료와 혼합되면 PCR 함량 계산이 어려워짐. 신규 플라스틱은 일반적으로 원유나 천연가스를 정제하여 생산되며, 이는 휘발유, 파라핀, 에탄, 나프타 등으로 분해됨. 에탄과 나프타는 플라스틱 생산의 주요 원료로, 크래킹(cracking) 공정을 거쳐 에틸렌 등의 제품을 만든다. 화학적으로 재활용된 플라스틱의 원료는 크래킹 단계에서 신규 소재와 혼합됨. 이러한 소재 혼합으로 인해 공급망에서 재활용 함량을 물리적으로 추적하는 것은 불가능하기 때문에, 질량 균형 회계(mass balance accounting) 접근법이 필요함. 이는 개별 제품에 재활용 소재가 얼마나 포함되었는지 알 수 없는 경우, 재활용 함량을 제품에 귀속시킬 수 있음

열분해와 가스화로 생산된 화학물질은 연료 제조에 사용될 수 있지만, 대부분의 규제 기관과 재활용3 단체는 플라스틱-연료 변환을 재활용으로 간주하지 않고 있음. NGO단체들은 플라스틱이 연료로 전환되므로, 이는 에너지 회수일 뿐 재활용이나 순환 경제의 일부가 아니라고 주장하고 있음

반면, 화학적 탈중합과 용해는 플라스틱을 기본 폴리머로 분해됨. 따라서 재활용 함량이 생산 공정에 들어갈 때 직접 측정될 수 있으므로 질량 균형 회계가 불필요함. 이러한 사유로 영국의 경우 화학적으로 재활용된 소재의 함량을 다룰 때 이러한 구분을 인정하고 있음

● 기계적 vs. 화학적 재활용 차이

- 기계적 재활용: 분류·파쇄·세척·용융 등의 방법을 통하여 플라스틱을 펠릿이나 필름으로 제조됨. 2022년 기준, 재활용 시설로 보내진 11.4백 만 톤 플라스틱 폐기물의 97.7%(7.7백만 톤)가 기계적 처리 방식으로 재활용되었음. 이 방식은 환경적으로는 우수하나, 폴리머 열화로 인하여 반복 재활용 처리가 제한됨(1회 후 품질 저하). 또한 식품 접촉 포장에 부적합한 경우도 많음.

- 화학적 재활용: 2022년 기준, 플라스틸 폐기물의 2.3%(0.1백만 톤, 기계적 7.7백만 톤 대비 미미)만이 화학적 처리방식으로 재활용 됨. 기계적으로 처리가 어려운 혼합 폐기물의 처리도 가능하며, 고품질 소재의 생산이 가능함. 그러나 에너지 소비량 및 2차 오염물질 배출 우려 등으로 인하여 EU와 영국은 기계적 처리방식을 우선시 하며, 화학적 처리 방식을 보완적 수단으로 간주하고 있음

● 기계적 재활용 처리 방식의 한계와 화학적 처리 방식에 대한 우려

- 기계적 재활용의 한계: 폴리머 열화에 따른 재활용 회수 제한 및 적용 대상 물질 범위가 넓지 않은 단점도 존재함

- 화학적 재활용 우려: 고에너지 소비에 따른 온실가스 배출이 증가할 수 있으며, 처리 과정에서 공기 및 수질 오염이 유발될 수 있음. 일부 NGO에서는 그린 워싱의 위험도 지적하고 있음

- 주요 지침에서의 기본 원칙(WWF등): 기계적 처리가 불가능한 경우에만 화학적 처리 방식 적용함을 원칙으로 하며, 환경 영향 규제, PCR 증대, 제3자 인증 등의 추가적인 관리 도구를 도입하고 있음

● 한국 기업에 미칠 영향

한국은 EU·영국·미국 등 주요 시장으로 플라스틱 포장재(HDPE·PP·PET 등)를 대량 수출하는 국가로, 이번 규제 변화는 포장 산업과 전자·식품 기업에 직/간접적 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료됨

1) 긍정적 영향:

EU SUPD·PPWR 목표(2030년 30~35% 재활용 소재) 달성을 위한 방안으로 화학적 처리에 대한 재활용 소재가 적정 재활용 소재로 인정되면, 화학적 재활용 투자 기업들의 경쟁 우위 확보가 가능할 것으로 예상됨. 이로 인하여 한국의 화학 산업 경쟁력이 EU 시장 진입 기회를 제공할 수 있을 것으로 예상되며, PPT 세제 혜택으로 영국 수출 포장재 비용 절감이 가능할 수도 있음

2) 부정적 영향:

- 재활용 용량 부족: EU 의 재활용 소재 활용 목표 달성이 어려워 질 경우, 한국 수출 포장재가 재활용 목표 하 함량 위반 시 다양한 제재 조치가 적용될 수 있을 것으로 예상됨

- 환경 단체 반발: 화학적 처리에 대한 재활용 증대 시, 에너지 소비량 급증으로 인한 그린워싱 비판 등의 부차적 영향으로 인한 브랜드 이미지에 부정적 영향을 미칠 수 있음

- 미국 규제의 불확실성: 주별 처리 방법 허용 여부 차이로 인하여, 공급망 혼한이 야기될 수 있음

* 출처: Chemical Watch