지금까지 폐플라스틱은 단순히 사용 후 버리는 폐기물로 인식되어 왔으며 처리하기 곤란한 환경오염의 주범으로 치부되어 왔습니다. 이러한 폐플라스틱이 귀중한 대체 에너지 자원으로 재활용될 수 있다는 것이 열분해 기술이 가진 미래의 전망입니다.

열분해 처리 공정 기술의 개발로 우리는 폐기물에 의한 매립지 부족 문제나 소각처리에 의한 환경오염 문제 등을 크게 개선할 수 있으며 탄소중립과 환경보호주의 그리고 무역장벽 등 국제사회의 환경문제에 보다 적극적으로 대처할 수 있게 될 것입니다.

열분해 기술은 해마다 폐기되는 막대한 양의 폐플라스틱을 열분해 처리를 통해 귀중한 석유 자원을 회수할 수 있으며 플라스틱이 안고 있는 문제점을 생산에서 소비, 폐기에 이르기까지 일괄적으로 해결할 수 있는 유일한 기술로 평가되고 있습니다.

게재순서
01. 지구온난화와 탄소중립
1. 국제기후변화협약과 탄소중립
2. 탄소세와 탄소배출권, RE-100과 친환경 소재산업
3. 탄소중립과 지방자치단체
(1) 탄소중립에 앞서가는 지자체의 선택
(2) 탄소중립에 역행하는 지자체의 논리

02. 매립과 소각
1. 2026·2030 종량제 직매립 금지 법안의 함정
2. 탄소중립과 소각, 공존가능한가?
3. 유럽의 소각정책 vs 우리나라

03. 플라스틱과 비닐, 왜 태우나?
1. 플라스틱과 비닐이 석유된다는 사실 아시나요?
2. 폐플라스틱의 화학적 재활용이란 무엇?
3. 친환경 소재산업은 미래의 블루오션
(1) 동원산업과 SK지오센트릭의 아름다운 동행
(2) 페플라스틱 화학적 재활용 클러스터 출범

04. 탄소중립시대와 성주군
1. 역대 최고 매출 성주참외 농업과 탄소중립
2. 탄소중립시대 지자체가 나아가야 할 방향
3. [맺으며] 탄소중립과 성주군의 현명한 선택

소각(燒却)의 대안 - 열분해(熱分解) 유화시스템

소각방식이 안고 있는 중대한 문제 가운데 하나는 폐기물 재활용 또는 열분해 등 대안정책 수립을 방해하는 요소로 작용하고 있다는 사실입니다. 발생하는 폐기물의 양을 줄이기 위한 노력 외에 환경보호, 탄소중립 수준을 넘어 <폐플라스틱과 폐비닐에 대한 매립·소각 금지법안>이 입안되기에 이르고 있습니다.

그것은 앞으로 폐플라스틱과 폐비닐의 경우 열분해·해중합 등 화학적 재활용 외엔 처리 방법이 없다는 것을 의미합니다. 지난 20여 년의 기술향상 과정을 거쳐 세계 최고 수준에 도달한 국내 열분해 기술은 2010년대 후반부터 SK, LG, 롯데케미칼 등 굴지의 대기업들이 적극 투자에 나서고 있다는 사실이 그 산업의 미래 전망을 잘 말해 주고 있습니다.

열분해 기술이란?

플라스틱은 석유로 만든 원료를 합성해 만든 것입니다. 플라스틱 열분해 기술은 화학적 반응을 통해 고분자 화합물인 플라스틱을 저분자 화합물로 다시 분해하는 과정을 말합니다. 밀폐된 탱크 내에 폐플라스틱과 폐비닐을 넣고 산소가 없는 환경에서 300~400℃의 열과 압력을 가하면 폴리머의 결합이 끊어져 석유(Oil)·가스(Gas)와 같은 화학물질로 분해됩니다. 이렇게 생산된 오일은 황 및 무기 중금속 이온이 없는 청정연료로 사용됩니다.

폐플라스틱과 폐비닐을 다시 원유(열분해유)로 만들어 석유화학제품 원료로 쓰게 되면 말 그대로 '두 마리 토끼'를 잡을 수 있습니다. 기름 한 방울 나지 않는 우리나라에서 원유 수입을 일정 부분 대체할 수 있는 경제적 효과뿐만 아니라 환경문제도 해결할 수 있기 때문입니다.

이러한 폐플라스틱 연료 전환 기술은 순환경제와 탄소중립 목표를 달성할 가장 현실적인 기술로 꼽힙니다.

열분해 공정은 크게 6단계를 거치는데, 첫 번째는 원료(폐플라스틱과 폐비닐)를 투입하는 단계입니다. 압축 스크류를 이용하여 산소의 유입을 방지하며 원료를 연속적으로 반응기에 투입합니다.

두 번째는 열분해 단계입니다. 이때 반응기에는 산소가 없으며 300~400℃ 수준의 열을 가하여 폐플라스틱과 폐비닐에 함유된 수분과 유증기 등을 추출하기 시작합니다. 270℃ 이하에서 가열되므로 다이옥신과 같은 유해가스 발생 가능성이 없고 공정 중 환경오염과 악취 등이 발생하지 않습니다.

세 번째는 고체 잔여물 배출입니다. 열분해 과정을 마친 잔여물(차르, Char)은 스크류를 통해 밀폐된 상태로 배출됩니다. 이때 다양한 성분이 섞여 균일하지 않은 플라스틱에서 납사(나프타) 등 플라스틱의 원료 물질을 뽑아낼 수도 있습니다.

네 번째는 열교환 단계입니다. 열분해 과정에서 발생한 유증기를 열교환 공정을 통해 가스와 기름으로 분리합니다.

다섯 번째는 오일 냉각 및 저장입니다. 유증기 내부 기름 성분은 응축되어 저장탱크에 이송되는데 이때 만들어진 기름이 에너지로 활용 가능한 기름이 되겠습니다.

마지막 여섯 번째는 가스 냉각 및 저장 단계입니다. 열분해로 발생한 가스는 가스저장탱크로 이송되므로 별도의 손실 가스 방출이 없습니다. 이렇게 저장된 가스 중 일부는 다시 열분해 공정에 필요한 간접 가열 에너지로 재활용되기도 하며 일반적으로는 수소생산, 가스발전, 스팀생산 등에 폭넓게 활용됩니다.

결국 플라스틱을 열분해할 경우 투입량 기준 열분해유가 35~40%, 가스가 50~55%, 잔재물인 차르(Char)가 10% 가량으로 변환되며 이 과정을 통해 우리는 '석유화학제품을 석유로 환원시키는 과학적 성과'를 얻게 되는 것입니다.

ⓒ 성주신문

↑↑ Pyrolysis of Plastic(플라스틱 열분해) 공정도

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열분해 기술이 오랫동안 관심을 받지 못했던 이유

폐플라스틱과 폐비닐을 없애는 동시에 우리가 필요로 하는 석유를 만들어 낸다는 것은 대단히 혁신적이고 완벽한 기술임에 틀림이 없습니다. 하지만 이러한 신기술이 단순히 어제 오늘 사이에 개발된 것은 아닙니다. 그렇다면 이렇게 혁신적인 기술이 왜 오랫동안 사장되어 있어야 했을까요?

열분해 기술은 폐플라스틱 오일화 기술이라는 이름으로 일부 선진국에서 연구개발을 진행해 오고 있었습니다. 이는 과거 1970년대부터 과학적 사실로 입증되었고 여러 나라로 전파되며 지속적으로 연구되었습니다.

1990년대말에 이르러 국내로 도입된 열분해 기술은 산업통산부에서 LG화학에 용역의뢰하여 3년에 걸친 개발과정을 통해 세계최고 수준의 기술력으로 성장하였습니다. 한때 '유사석유'라는 이름으로 알려지기도 했던 열분해유는 시대를 너무 앞서간 탓에 환경부와 환경관련단체의 지속적인 관심을 받아내는 데에는 어려움이 있었습니다.

전세계적으로 환경 신기술을 취득하였음에도 불구하고 원유의존도가 높은 우리나라의 정책을 다변화시키는 데에는 무리가 있었습니다. 석유시장은 충분히 거대하고 이미 우리 일상생활에 없어서는 안 될 모든 공산품의 원료가 되고 있었던 탓입니다.

경제성 또한 상용화의 발목을 잡았습니다. 해상풍력이나 태양광 에너지 등이 근래에 와서야 수요가 증가했던 것과 같이, 열분해 기술 또한 개발 초창기에 대량화, 사업화 등에 어려움이 적지 않았습니다. 결국 열분해 기술은 획기적인 기술임에도 불구하고 명맥만을 유지한 채 국내 일부 영세업체들만이 활용하게 되었습니다.

그러나 2010년대 중반 이후 탄소중립정책과 함께 폐플라스틱과 폐비닐에 대한 환경적 인식이 높아지면서 열분해 기술에 대한 연구와 개발에 다시금 불이 당겨 졌습니다. 일부 업체에서는 해당 기술을 고도화하여 2019년부터 2년간의 연구 끝에 2023년 환경 신기술로 인증받기도 하였고 SK지오센트릭과 같은 대기업 차원의 개발 움직임이 본격화되기에 이른 것입니다.

열분해 기술의 미래

폐플라스틱과 폐비닐을 화학적 반응을 통해 석유로 환원시키는 열분해 기술은 향후 광범위한 응용 가능성을 가질 것입니다. 여러 기업과 연구기관이 이러한 기술에 투자하고 있으며 열분해 공정을 개선하고 경제적으로 더 효율적으로 만드는 연구가 지속적으로 이루어지고 있습니다.

지금까지 폐플라스틱은 단순히 사용 후 버리는 폐기물로 인식되어 왔으며 처리하기 곤란한 환경오염의 주범으로 치부되어 왔습니다. 이러한 폐플라스틱이 귀중한 대체 에너지 자원으로 재활용될 수 있다는 것이 열분해 기술이 가진 미래의 전망입니다.

열분해 처리 공정 기술의 개발로 우리는 폐기물에 의한 매립지 부족 문제나 소각처리에 의한 환경오염 문제 등을 크게 개선할 수 있으며 탄소중립과 환경보호주의 그리고 무역장벽 등 국제사회의 환경문제에 보다 적극적으로 대처할 수 있게 될 것입니다.

열분해 기술은 해마다 폐기되는 막대한 양의 폐플라스틱을 열분해 처리를 통해 귀중한 석유 자원을 회수할 수 있으며 플라스틱이 안고 있는 문제점을 생산에서 소비, 폐기에 이르기까지 일괄적으로 해결할 수 있는 유일한 기술로 평가되고 있습니다.

이제 열분해 기술은 플라스틱 물질이 범람하는 시대에 폐플라스틱으로 인해 발생하는 가장 커다란 문제를 해결하는 혁신적인 방법으로 인식되고 있으며, 이는 지속 가능한 사회를 위해 중요하고도 획기적인 발전이라 할 것입니다.

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