일본 화학기업들이 플래스틱 리사이클을 적극화하고 있다.
일본 정부가 2050 탄소중립을 선언하고 2030년까지 탄소 배출량 감축을 적극화하고 있는 가운데 석유 베이스 플래스틱 생산 감축과 재활용이 불가피하기 때문이다.
일본은 2022년 폐플래스틱 배출량이 822만톤에 달한 가운데 21%인 173만톤을 MR(Mechanical Recycle) 처리했고 CR(Chemical Recycle)은 기술개발 수준에 머무르고 있으나 중국, 동남아 국가들을 중심으로 폐플래스틱 수입규제를 강화하고 있어 재활용 확대가 시급해지고 있다.
일본은 바젤협약 개정 이후 페플래스틱을 일정량 수출하고 있고 자체 순환율은 5% 수준에 머무르고 있다. 특히, MR 대상 플래스틱은 성상에 기복이 심해 수요기업 대부분이 사용을 주저하고 있는 것으로 파악된다.
MCI, 2025년까지 MR 가이드라인 작성
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)은 MR 가이드라인을 작성하고 있다.
△회수 △리사이클 프로세스 △리사이클 소재 품질 등 3단계 기준을 만들고 MR 소재의 품질을 보장해 수요기업이 이용하기 쉽도록 하기 위한 것으로 리사이클기업, 중앙정부, 지방자치단체와 연계해 2025년 초안을 공개하고 정부가 리사이클 지침에도 활용할 수 있도록 완성할 계획이다.
미쓰이케미칼은 재생소재도 신규 생산(Virgin) 소재와 동일하게 품질 미스매치를 방지한다면 사용을 촉진할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
폐플래스틱 회수 가이드라인을 설정하기 위해 자원 리사이클 전문기업 아미타(Amita)와 함께 J-CEP(Japan Circular Economy Partnership)에 참여했고 고베(Kobe) 회수 스테이션에서 PET(Polyethylene Terephthalate) 병을 색깔별로 구분하고 식품 트레이, 리필 파우치 등으로 분별 회수하고 있다.
앞으로 관련기업들과 공동으로 특정물 회수 및 선별시설을 설치하고 그동안 축적해온 노하우를 살려 플래스틱 회수 기준을 정비할 계획이다.
리사이클 프로세스에서는 2023년부터 리사이클 전문기업이나 수요기업, 소재 생산기업들과 연계하고 있으며 하마마쓰(Hamamatsu)에서 실증실험장을 가동해 분별‧분쇄‧세정 등 범용 장치와 압출기를 조합해 플래스틱과 복합소재 종류별로 통일된 프로세스 가이드라인을 설정할 예정이다.
프로세스는 물성 균일화가 가장 큰 과제로 부상하고 있다. MR은 가열가공할 때 용융 플래스틱의 유동성이 일정하지 않기 때문에 재생소재를 안정적인 품질로 유지하기 어렵고 용도가 한정되는 단점이 있다.
미쓰이케미칼은 독자 개발한 탠덤 압출기에 폐플래스틱과 신규 생산 플래스틱을 일정 비율로 투입해 인라인 계획을 통해 점도를 일정한 수준으로 조정하는 방법을 확립했으며 기계 생산기업이나 리사이클 전문기업에게 노하우 및 장치 사양을 제안할 방침이다.
재생 후 품질을 높이기 위해 수요기업과 협의하며 물성, 순도, 색 균질 등 스펙을 확인하고 재생소재 혼입비율 기준을 세우고 있다.
가이드라인은 자체 기준으로 활용할 예정이나 2022년 봄부터 시행되고 있는 플래스틱자원순환촉진법을 계기로 가정에서 배출된 일반 플래스틱 리사이클 수요가 증가하고 있어 추후 공인 탄소발자국 인증이 필요해질 것으로 판단하고 정부와 지방자치단체가 기준을 수립할 때도 활용할 수 있도록 할 방침이다.
MR은 관련기업들이 기술을 개발하는 동시에 실용화에 박차를 가하고 있으나 품질이 통일되지 않아 수요기업들이 사용할 때 어려움을 겪고 있다.
미쓰이케미칼은 가이드라인 설정을 통해 자원순환을 촉진하기 위한 사회적 과제 해결에 기여함과 동시에 새로운 사업 기회를 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
리사이클 프로세스 라이선스를 포함해 회수 지원 사업과 재생 소재에 특화된 LCA(Life Cycle Assessment) 플랫폼 구축, MR 물성 개선을 위한 조제 공급, MR 소재를 사용한 컴파운드 생산 등을 검토하고 있다.
이데미츠코산, 산업·가정 폐기 플래스틱 CR 처리
이데미츠코산(Idemitsu Kosan)은 플래스틱 CR 처리능력을 대폭 확대한다.
이데미츠코산은 2030년까지 일본에 수십만톤의 CR 플랜트를 건설하고 산업폐기물 뿐만 아니라 가정에서 배출된 일반 플래스틱까지 원료로 사용하는 방안을 검토하고 있다.
Kankyo Energy와의 합작기업인 CRJ(Chemical Recycle Japan)를 통해 Kankyo Energy와 공동으로 개발한 HiCOP 기술을 도입한 플랜트를 건설하고 플래스틱 오염을 해결할 수 있는 솔루션 기지로 정착시킬 방침이다.
CRJ는 2025년까지 치바현(Chiba)에 폐플래스틱 처리능력 2만톤급 유화설비를 건설하고 아이치현(Aichi)과 홋카이도(Hokkaido) 소재 이데미츠코산 정유공장에도 HiCOP 기술을 적용할 방침이다.
치바 플랜트는 CRJ가 광학‧비중‧원심분리를 조합해 폐플래스틱 선별 처리 및 유화함으로써 탄화수소유를 생성하고, 이데미츠코산이 상압증류장치에서 정제해 석유화학 플랜트에서 분해‧재중합하는 방안을 검토하고 있다.
회수 대상은 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene) 3가지이며 산업폐기물 처리기업과 연계해 공장에서 배출한 폐기물과 공정상 불량제품을 회수하는 작업부터 실시한다. 이후 수송 중 사용됐던 상자나 포장재, 창고용 쉬링크필름, 팔레트 등 재질을 확실하게 확인할 수 있는 플래스틱을 중심으로 회수 대상을 확대해나갈 방침이다.
이데미츠코산은 2030년까지 일본 사업장에 CR 설비를 도입하겠다는 목표 아래 CRJ를 통해 치바 1호기 도입을 추진하고 있다.
먼저 산업폐기물을 중심으로 원료 2만톤을 확보할 예정이나 추후 가정에서 배출되는 일반 플래스틱 폐기물 확보에도 나섬으로써 지방자치단체와 관련기업들의 고민을 해소할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
일본 지방자치단체들은 정부가 2022년 봄부터 시행하고 있는 플래스틱 자원순환촉진법으로 용기‧포장용 플래스틱 회수가 의무화됐고 회수 대상이 다른 플래스틱 가공제품으로 확대될 가능성이 높다는 판단 아래 대응책 마련을 고심하고 있다.
이데미츠코산은 이미 이치하라시(Ichihara)와 아이치, 홋카이도 등 일부 지방자치단체들과 용기 플래스틱 리사이클 및 회수를 위해 협의하고 있는 것으로 알려졌다.
HiCOP 기술 적용 이산화탄소 40-50% 감축
일반적인 유화 프로세스는 폐플래스틱을 반응로에서 섭씨 450-500도로 가열해 분해하는 단순 열분해 방식이어서 생성물에 C25 이상 왁스분이 다량 함유되는 문제가 나타나고 있다. 
하지만, HiCOP 기술은 실리카(Silica)와 알루미나(Alumina)로 이루어진 제올라이트(Zeolite) 촉매를 사용하는 접촉분해 방식이어서 분해온도가 420도 수준으로 낮고 탄화수소유 수율이 80% 이상으로 높을 뿐만 아니라 나프타(Naphtha), 경유, 등유 비중이 높고 초경질 원유에 가까운 성상을 갖추고 있다.
이데미츠코산은 원유를 베이스로 플래스틱을 제조‧사용‧소각하는 라이프사이클에 CR 기술을 적용하는 것만으로 이산화탄소(CO2) 배출량을 40-50% 감축할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
생성유는 매스밸런스 방식을 적용해 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene)을 생산한 후 각종 리뉴어블 화학제품으로 유도할 계획이다.
최근에는 건설기업으로부터 현장에서 발생한 폐플래스틱을 건설기기 연료용 경유로 재활용하고 싶다는 요청이 있어 윤활유를 포함해 연료유로 리사이클하는 작업을 구상하고 있는 것으로 알려졌다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)
윤성춘
2023-08-18 17:08:58
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