플라스틱은 지금 친환경 변신 중!

 

최근 자주 접하게 되는 ESG(환경·사회·지배구조)는 매우 중요한 이슈이고, 그 중에서도 환경에 관한 관심은 여전히 뜨겁습니다. 오늘은 친환경 제품을 위해 업계에서 주로 활용되고 있는 방법은 무엇이 있는지 생산 공정 차원에서 다양하게 접근해보려 합니다.

먼저 플라스틱 소재의 물리적 성능을 향상하거나 화학적 구조를 변화시키는 소재 개발, 기존 소재 재활용, 친환경 원료 대체의 방식이 있는데요, 차례대로 한번 살펴보겠습니다.

 

 

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#1. 적은 양으로 더 튼튼한 소재 만들기

   

 

첫 번째 방법은 소재 강건화입니다. 소재 강건화란, 쉽게 말해, 좀 더 우수한 물성을 가지는 소재를 만드는 것을 의미합니다. 물성이 우수한 소재를 사용하면, 적은 양의 소재로도 기존의 제품과 동일한 성능을 보유하는 제품을 만들 수 있습니다. 

이 때, 물성이란 소재의 성능과 같은 의미인데, 대표적으로 강성(딱딱한 정도), 내충격성, 내열성 등이 있습니다. 예를 들어 어떠한 제품이 어느 정도는 딱딱해야 한다든지, 어느 세기만큼의 충격은 잘 견딜 만큼 깨지지 않아야 한다든지, 어느 온도까지는 일정 시간 동안 변형되지 않아야 한다든지 하는 것입니다. 물성이 우수하다는 것은 이렇듯 외부의 힘, 고온 등의 조건에서도 변형이 잘 일어나지 않을 만큼 튼튼한 속성이 향상되었다는 뜻입니다. 

소재의 물성은 제품의 디자인, 그 중에서도 특히 두께와 큰 연관이 있습니다. 소재 자체가 상대적으로 덜 딱딱하다면 두께를 더 두껍게 해 성능을 보완해야 하기 때문이지요. 물성이 우수해진다면 제품의 두께를 줄일 수 있고, 제품을 만드는데 필요한 소재의 부피도 줄일 수 있습니다. 일반적으로 소재를 강건화 해도 밀도는 크게 달라지지 않기에 제품 생산에 드는 수지의 질량도 감소하고, 결과적으로는 화석 기반 나프타(naphtha)를 사용한 플라스틱을 적게 사용할 수 있게 되니 친환경적이라고 할 수 있습니다. 덤으로 제품의 무게도 가벼워져, 완제품의 사용 효율*이 개선될 수 있어, 연비 개선 등의 추가적인 친환경 효과도 기대할 수 있습니다.

*사용 효율: 제품 사용 시 적정 출력 에너지를 구현하기 위해 필요한 에너지 비율로 효율이 높을수록 에너지 절약 정도가 높아짐.

 

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한화토탈, 4년 연속 세계일류상품 선정

 

 

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#2. 미생물이 금방 소화하는 플라스틱 개발하기

  

 

소재의 물리적 성능을 향상시키는 방법과 더불어 요즘은 화학적인 구조를 변화해 잘 분해될 수 있도록 친환경적 소재를 만드는 방식도 활발하게 연구되고 있습니다. 일반적인 플라스틱 소재는 분자 결합 구조가 강해 변하지 않고 오래 쓸 수 있는 반면 자연에서 분해되는 데 시간이 오래 걸리는 편입니다.

이러한 특성을 보완한 것이 생분해성 소재인데, 강한 분자 결합 구조를 잘 끊어지도록 조성한 플라스틱입니다.  따라서 토양 속 미생물이 빨리 먹어치울 수 있고 자연에서 쉽게 분해될 수 있습니다. 사용한 플라스틱이 매립 되더라도 단시간에 자연으로 돌아갈 수 있겠죠.

생분해성 소재는 흔히 생각하는 것처럼 꼭 식물로만 만들어진 것은 아닙니다. 고분자가 잘 끊어질 수 있도록 분자구조를 조정한 것이기 때문에 석유로도 만들어진답니다. PBS(Poly Butylene Succinate)나 PBAT(Poly Buthylene co-Adipate co-Terephthalate)등은 대표적인 석유계 생분해 플라스틱입니다. 석유 원료 중에서도 자연에서 발견되는 부탄디올 등의 물질을 합성해 만드는 것으로 특별한 조건 없이도 토양에서 생분해될 수 있습니다.

기존에는 특정 조건의 호기성* 토양에서 분해되는 것이 고려되었지만, 최근에는 혐기성** 토양 또는 해양에서 분해될 수 있는 플라스틱 소재를 개발하고 있는 추세입니다. 보통 자연의 토양조건이 호기성인데, 혐기성이나 낮은 온도에서도 잘 분해될 수 있는 방법을 연구하는 것이죠.

*호기성: 분해에 관여하는 미생물이 공기나 물 속의 산소를 이용해 활발히 활동. 보통 50~60℃에서 분해됨.
**혐기성: 미생물이 산소가 있는 물 속이나 땅 속에서는 활동하지 못하고 산소가 없는 상태에서 활발히 활동. 보통 45℃의 저온에서 분해됨.

 

 

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#3. 쓴 플라스틱 다시 쓰고, 같은 소재로 만들기 

   

 

다음은 기존 사용했던 제품을 새 제품 생산 시 재활용하는 방법이 있습니다. 먼저 물리적 재활용은 폐플라스틱을 제품 생산 과정에 다시 사용하여 새로운 플라스틱을 적게 사용하도록 하는 방법입니다. 

폐플라스틱은 소비자가 사용하여 발생하는 PCR(Post-Consumer Recycled) 플라스틱과 산업체 생산과정 중에 발생하는 PIR(Post-Industrial Recycled) 플라스틱으로 나뉩니다. 동네 플라스틱 분리수거장에 모아져 있는 PCR 플라스틱을 보면 소재도 다양하고 색상도 다양한 걸 볼 수 있습니다. 이러한 폐플라스틱을 다시 사용하기 위해, 폐플라스틱을 소재에 따라 물리적으로 분류하는 기술이나 폐플라스틱이 가지고 있는 색을 제거하는 기술 등이 연구되고 있습니다.

하지만, 폐플라스틱이 다양한 소재로 구성되어 있다면, 물리적으로 분류하는 것에도 한계가 있겠죠? 그래서 처음부터 단일 소재로 구성된 제품을 개발하는 것이 근본적인 해결 방법입니다. 

특히나 포장재는 플라스틱이 활발히 사용되는 분야인데, 플라스틱 소재 마다 우수한 특성이 달라 2종 이상의 소재가 필름의 형태로 겹겹이 쌓여 포장재를 구성하는 경우가 많습니다. 이러한 포장재는 재활용하기 어렵기 때문에, 한 가지 소재를 이용해 다른 소재를 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이를 위해서는 소재의 물성뿐만 아니라 가공하는 방식도 달라져야 하기 때문에, 플라스틱을 생산하는 기업과 플라스틱을 가공하는 기업의 협력이 강화되는 추세입니다. 

 

 

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#4. 플라스틱 원료를 친환경으로 바꾸기

   

 

플라스틱의 기초원료가 되는 나프타를 화석연료 대신 친환경 나프타로 대체하는 방식도 있습니다. 친환경 나프타에는 대두유, 팜유, 폐식용유 등 식물성 기름에서 생산할 수 있는 바이오 나프타와 폐플라스틱을 가열해 정제한 열분해유 나프타 등이 있습니다. 특히 열분해유 나프타는 플라스틱 폐기물을 고온으로 가열해 녹이면 석유화학 제품과의 성분이 거의 유사한 점을 활용해 불순물을 제거하고 화학공정을 거쳐 나프타로 정제한 후 플라스틱 기초 원료로 재사용하는 방식입니다.

친환경 나프타를 도입하게 되면 화석 기반 나프타의 사용량을 줄이고, 플라스틱 제조에 따른 탄소 발생량을 줄일 수 있어 차세대 친환경 원료로 검토되고 있는데요, 한화토탈에너지스에서는 저탄소 플라스틱 제품에 이와 같은 친환경 나프타를 도입하기 위한 작업에 착수하고 있습니다.

한화토탈에너지스는 최근 합성수지 5종 등의 제품에 대해 세계적으로 공신력 있는 ISCC(International Sustainability & Carbon Certification) PLUS 인증을 획득하기도 하였는데요, ISCC PLUS는 제품 원료부터 제조 등 생산 전 과정에서 친환경 원료를 사용했음을 증명해주는 세계적인 인증 제도랍니다. 

 

한화토탈에너지스의 친환경력을 세계적으로 인정받은 ISCC PLUS 인증 소식!

한화토탈에너지스, ISCC PLUS 인증으로 친환경 경쟁력 PLUS!

 

 

 

플라스틱을 친환경화하기 위한 기업 차원의 노력과 제품 생산 동향을 알아 보았습니다. 개인, 기업, 국가 차원의 다양한 노력이 모여 더욱 지속가능한 환경이 되길 기대해 봅니다.
(PE연구팀 박상병 수석연구원)

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