글로벌 PS(Polystyrene) 메이저들이 MR(Material Recycle)과 함께 CR(Chemical Recycle) 도입에 박차를 가하고 있다.
PS가 환경에 좋지 않은 영향을 미치고 있다는 인식을 불식시키고 친환경화함으로써 성장사업으로 육성하기 위한 몸부림으로 해석된다.
PS는 식품용기를 비롯해 용도가 다양하며 성형제품으로 완성하기까지 필요로 하는 소재가 적고 다른 폴리머보다 약 40% 적은 에너지를 투입해 모노머로 되돌리는 것이 가능한 것으로 알려졌다.
PS는 가열하면 모노머 SM(Styrene Monomer)으로 환원되기 때문에 범용수지 가운데 가장 CR에 적합하다는 평가를 받고 있으며 앞으로 다양한 실증실험이 진행될 것으로 예상된다.
이네오스‧트린세오‧AmSty가 리사이클 앞장
이네오스 스티롤루션(Ineos Styrolution)과 트린세오(Trinseo)는 각각 2023년 상업가동을 목표로 유럽 최초로 상용 PS CR 플랜트를 건설하고 있다.
처리능력은 각각 1만5000톤이며, 영국 Recycling Technologies 기술을 채용해 사용 후 PS를 신규(Virgin) 수지와 동등한 SM으로 되돌릴 계획이다.
Recycling Technologies 기술이 PS에서 SM으로 변환하는 과정에서 최고 수율을 실현했고 유동층 반응기와 숙련된 기술팀의 전문지식을 활용해 가장 확장성이 높은 솔루션을 제공할 수 있다는 점에 주목하고 있다. 
미국에서는 AmSty(America Styrenics)가 아질릭스(Agilyx)와 공동으로 하루 50-100톤의 PS를 CR 처리하는 플랜트를 건설할 계획이다.
AmSty는 트린세오와 쉐브론필립스(Chevron Phillips Chemical)가 합작한 미국 최대의 PS 생산기업으로, 2019년 아질릭스와 세계 최초로 미국 오리건에 상용 CR 플랜트를 건설한 바 있다.
앞으로는 처리능력이 하루 10톤 수준인 현재의 기술을 발전시켜 루이지애나에 소재한 SM 플랜트 인근에 하루 50-100톤을 리사이클할 수 있는 플랜트를 건설할 계획이다. 현재 사업타당성 검토(FS) 결과에 맞추어 일정을 조정하고 있다.
이네오스와 트린세오, AmSty는 모두 글로벌 PS 메이저로, 예전부터 각각 PS 리사이클과 관련된 독자적인 연구활동을 진행해왔으나 2020년 9월 공동개발 계약을 체결함으로써 협력에 속도를 내고 있다.
메이저 3사는 PS의 CR 플랜트를 조기에 상용화함으로써 플래스틱 순환경제를 주도할 계획이다.
아질릭스, PS의 CR 프로세스 라이선스 확대
아질릭스는 리사이클 PS 공급을 적극화하고 있다.
아질릭스는 미국 오리건에서 세계 최초의 상업 PS CR 플랜트 가동을 시작했으며 최근 유럽에서 식품용기 분야 채용에 성공한 것으로 알려졌다.
세계적인 식품 메이저가 요구르트 용기에 아질릭스가 공급하는 재생 PS를 50% 도입하기로 합의했으며 CR 그레이드 PS 가운데 식품 접촉 용도에서 채용된 것은 처음이어서 주목된다.
PS는 사용 후 선별‧세정해 재이용하는 MR(Mechanical Recycle)로는 불순물을 완전히 제거할 수 없어 재생제품을 식품 접촉 분야에 도입하기 어렵다는 의견이 많았으나 CR을 통해 한계를 넘어선 것으로 평가되고 있다.
아질릭스의 CR 그레이드 PS는 이산화탄소(CO2) 배출량을 화석연료를 베이스로 생산한 PS에 비해 75% 감축할 수 있는 것으로 알려졌다.
아질릭스는 오리건 공장에서 하루 10톤의 폐PS를 SM으로 되돌린 후 신규 생산제품과 동등한 품질의 재생 PS로 리사이클하고 있다. 오리건 공장은 누적 가동시간이 1만6000시간 이상이며 현재까지 리사이클한 PS는 4400톤에 달하는 것으로 알려졌다.
CR은 MR을 보완해 플래스틱 순환 이용을 촉진시킬 수 있는 기술로 부상하고 있다.
아질릭스는 루이지애나 소재 AmSty의 스타이렌(Styrene) 생산설비에도 하루 50-100톤급 CR 플랜트를 건설할 예정이며, 일본에서는 도요스타이렌(Toyo Styrene)과 협업하고 있다.
도요스타이렌의 모회사인 덴카(Denka)의 치바(Chiba) 공장에 실증 플랜트를 건설함으로써 CR 기술을 라이선싱할 예정이다.
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)이 유럽에 건설할 PMMA(Polymethyl Methacrylate) CR 플랜트에도 기술을 라이선싱한 것으로 알려졌다.
PS Japan, 2025년 상업화 목표로 1000톤 실증실험
아시아에서는 PS Japan이 최초로 PS의 CR 실증실험에 나서 주목된다.
아사히카세이(Asahi Kasei)가 62%, 이데미츠코산(Idemitsu Kosan)이 38% 출자해 설립한 PS Japan은 2022년 12월까지 미즈시마(Mizushima) 플랜트에 처리능력 1000톤의 테스트 설비를 건설할 계획이다.
도시바플랜트시스템(Toshiba Plant Systems)과 협업하며 2025년에는 수만톤급의 상업 플랜트를 건설하겠다는 목표를 세우고 있다.
테스트 설비에는 도시바플랜트시스템이 2000년대에 개발한 독자적인 리사이클 기술을 도입한다.
PS 원료용 SM 수율이 60% 정도이고 나머지 40%의 잔사는 열분해를 위해 열원으로 사용함으로써 외부에너지를 이용하지 않는 장점을 갖추고 있다.
실증실험에서 효율적인 가동조건을 확인한 다음 본격적인 규모화에 나서기 위해 재생 PS 시장에 대한 조사를 병행할 예정이며 CR용 폐PS 회수를 위해 건담 프라모델 등을 제조하는 반다이남코(Bandai Namco) 그룹과 연계하는 방안을 검토하고 있다.
이후 2025년까지 실증실험 결과를 반영해 수만톤의 처리능력을 갖춘 상업 플랜트를 건설할 계획이며 모회사가 SM 정류탑을 갖추고 있다는 점을 활용해 정제 코스트 저감에도 도전한다.
PS는 폐기물을 그대로 재이용하는 MR(Material Recycle) 방식이 자리를 잡고 있으나 고무 성분을 배합한 HIPS(High Impact PS) 등 혼합물은 MR 처리가 불가능하다는 문제가 있어 혼합 PS에서도 순도가 높은 SM을 추출할 수 있는 CR 방식의 적용이 주목받고 있다.
이네오스, 삼성레진과 협력해 재생 ABS 공급
국내에서는 PS 리사이클이 진행되지 않고 있는 가운데 삼성레진(대표 홍영태)이 재생 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 공급을 본격화해 주목된다.
이네오스스티롤루션은 국내 컴파운드 전문기업인 삼성레진과 협력해 최대 70%의 리사이클 원료를 포함하고 있는 ABS를 아시아 시장에 공급할 계획이다.
이네오스스티롤루션은 그동안 유럽에만 재생 ABS를 공급해왔으나 삼성레진을 통해 회수한 전기‧전자제품 폐기물을 활용함으로써 아시아 수요에 대응할 계획이다.
재생 ABS는 표준인 검정색에 Terluran ECO GP-22 브랜드로 공급하며 MR 처리한 ABS를 50% 함유한 그레이드와 70% 함유한 그레이드 등을 준비하고 있다.
2가지 그레이드 모두 가정용품과 전자기기, 포장, 완구, 스포츠‧레저 분야에 공급함으로써 신규 원료를 대체할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
이네오스스티롤루션은 자사의 MR ABS 제조 노하우 및 혁신적인 능력과 삼성레진의 배합능력을 조합함으로써 신규 수지와 비교해도 손색이 없는 최고의 리사이클 ABS를 공급할 수 있다고 자신하고 있다.
삼성레진은 삼성전자, LG전자 등에게 컴파운드를 공급하고 있으며, 이네오스스티롤루션의 리사이클 ABS 그레이드를 공급함으로써 플래스틱 폐기물의 다운사이클 감축에 기여하겠다는 목표를 세우고 있다.
플래스틱 리사이클과 회수를 최대한으로 실시해 폐기물을 최소화하고 환경에 미치는 영향을 경감하면 순환경제 형성에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)
