MCI, 고농도 불순물 제거기술 개발 … 다이요, 정유공장에 활용

일본이 폐플래스틱 열분해 투자를 적극화하고 있다.
일본은 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 지원 아래 여러 화학기업들이 폐플래스틱 열분해유 사업을 추진하고 있으며 해외기술 도입에도 관심을 나타내고 있다.
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)은 NEDO의 탈탄소 사회 실현을 위한 에너지 절감 기술 연구개발(R&D) 및 상용화 촉진 프로그램을 통해 폐플래스틱 열분해유 정제기술 개발을 추진하고 있다.
폐플래스틱 열분해유를 NCC(Naphtha Cracking Center)에 투입해 신규 모노머를 생성하고 리사이클 플래스틱으로 전환하는 유화 CR(Chemical Recycle) 기술을 상용화하기 위해서는 먼저 크래커에 투입 가능한 품질의 열분해유를 얻기 위해 유화 원료용 페플래스틱을 한정해야 하며 페플래스틱 분해유에 포함된 불순물 농도를 적절하게 제어할 필요가 있다.
현재 폐플래스틱 중 이종 혼합 및 복합 플래스틱은 TR(Thermal Recycle) 처리하고 있으며 열분해해도 분해유에 고농도 불순물이 함유돼 있어 크래커에 그대로 투입하기 어려운 한계가 있다. 또 일반적인 불순물 제거법으로 알려진 수소화 정제기술은 고온‧고압 환경에서 실시해야 해 다량의 에너지를 필요로 하는 문제가 있다.
하지만, 미쓰이케미칼 개발 기술은 열분해 조건을 최적화하고 상온‧상압에서 화학처리를 실시해 불순물을 효율적으로 제거 가능하다는 강점이 있다.
미쓰이케미칼은 신기술 상용화를 통해 그동안 TR 처리했던 이종 혼합 및 복합 플래스틱을 CR 원료용으로 사용 가능할 것으로 기대하고 있다.
다이요오일(Taiyo Oil)은 폐플래스틱 및 폐타이어 분해유의 원료 사용을 촉진하기 위해 시코쿠(Shikoku) 정유공장에서 원유 베이스 석유제품과 함께 분해유를 처리하고 환경부하를 낮춘 응용제품을 공급할 예정이다.
폐기물 회수와 분해유 제조를 연계하는 파트너를 확보하고 2030년 수만톤의 CR 처리 체제를 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
기존 정유공장에서 다양한 성분이 혼합된 원유를 정제하고 있다는 점에 착안한 것으로, 플래스틱과 타이어 고무를 포함해 다양한 종류의 분해유를 도입하며 RFCC(잔사유 유동 접촉분해) 장치와 수소화 분해장치에서 분해유에 포함된 불순물을 제거할 계획이다.
기존제품과 동일한 품질을 실현할 수 있는 CR의 강점을 살리면서 매스밸런스 방식으로 리사이클 베이스 나프타(Naphtha)나 방향족(Aromatics) 화합물을 생산할 방침이다. 잠재 수요기업 개척을 진행하며 ISCC 플러스 인증 취득도 준비하고 있다.
폐플래스틱을 CR 처리하기 위해서는 원료 확보 및 수송체계를 갖추는 것이 중요해 지역별로 소규모 분해장치를 두어 폐플래스틱을 분해‧유화해 감용한 후 정유공장까지 수송하는 회수망을 구축할 예정이다. 자체 설비 뿐만 아니라 파트너와 연계하거나 외부기업이 생산한 열분해유를 조달하는 방안도 검토하고 있다.
2025년 No.1 분해설비를 완성하고 중장기적으로 정유공장 인근 시코쿠, 주고쿠(Chugoku), 규슈(Kyushu) 지역의 분해설비에서 분해유를 회수하는 체제를 확립할 예정이다.
폐플래스틱 처리능력은 사업장 1곳당 수백톤에서 수천톤 정도를 구상하고 있어 원료 확보가 관건이며 현재 TR 처리되고 있는 폐플래스틱도 원료로 주목하고 있다.
야마구치(Yamaguchi) 사업장의 유휴설비나 출하설비를 활용하며 폐타이어 CR 관련 프로젝트는 2030년까지 설비를 완공하는 방향으로 별도 진행할 방침이다.
폐플래스틱과 동일하게 소규모 지역 분산형 설비도 건설하며 고무 분해와 함께 회수되는 카본블랙(Carbon Black) 활용법을 검토하거나 파트너 모색에 나설 계획이다.
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)과 에네오스(Eneos)는 미츠비시케미칼의 가시마(Kashima) 사업장에 CR 플랜트 설치를 완료하고 최근 준공식을 진행했다.
일본 최초로 영국 무라(Mura Technology) 기술을 도입한 플랜트로 시험가동을 시작했으며 2025년 말 상업가동으로 전환한 것으로 알려졌다.
미츠비시케미칼과 에네오스는 폐플래스틱을 화학제품이나 연료유로 전환하는 자원순환 프로젝트를 진행하고 있으며 신규 설비는 미츠비시케미칼이 추진하고 있는 GX(Green Transformation) 실현에도 기여할 것으로 기대하고 있다.

가시마 CR 플랜트는 폐플래스틱 처리능력이 2만톤이며 PE(Polyethylene)와 PP(Polypropylene) 등 원료를 파쇄해 압출기로 용융시키면서 압력을 가하고 반응기로 보내는 과정으로 구성돼 있다. 초임계수 속에서 고분자를 분해하고 고효율 유화가 가능한 것이 특징이며 생성유는 증류탑에서 나프타 상당분과 중질유로 분리하고 있다.
미츠비시케미칼은 NCC에 나프타 상당분을 투입하고 매스밸런스 방식으로 지속가능제품을 생산하며 필요하면 ISCC 플러스 인증을 취득할 예정이다. 에네오스는 가시마 정유공장에 중질유를 투입할 계획이며 ISCC 플러스 인증은 앞서 취득한 것으로 알려졌다.