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플라스틱 쓰레기에서 수소·윤활유 '뿜뿜'

  • 2021.07.04(일) 08:30

[테크따라잡기]
'골칫거리' 폐플라스틱 열분해로 재활용
가스 개질해 수소로, 열분해유는 소재로

재작년 한국환경정책·평가연구원(KEI)이 낸 보고서를 보면 2017년 전 세계 플라스틱 생산량은 3억4800만톤이었어요. 10년간 42% 늘었대요. 이 중 72%가 쓰레기(폐기물)로 나왔죠. 이 기간 국내 플라스틱 생산량은 1406만톤이고 77%(1090만톤) 이상이 폐기됐어요. 지난해 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)가 번진 뒤 음식 배달 등이 늘면서 플라스틱 사용량은 더 급증하고 있죠.

매년 2억5056만톤(2017년 기준)씩 쌓이는 플라스틱 폐기물을 어떻게 처리해야 할까요. 그 답을 두산그룹과 SK그룹 등 국내 기업들이 찾고 있대요. 

"의미 있고 자부심 느낄 시도" 

지난 5월 두산중공업은 폐플라스틱과 폐비닐에서 수소를 생산하는 기술 개발에 나섰다고 밝혔죠. 기술 개발을 위해 비금속원료 재생업체 리보테크와 양해각서(MOU)를 맺었어요. 리보테크는 폐플라스틱을 연속식으로 열분해해서 가스를 생산하고, 두산중공업은 열분해 가스를 수소로 개질하는 핵심설비와 공정을 개발해요.

어떻게 폐플라스틱에서 수소를 생산할 수 있는지는 두산의 유튜브 채널 '두산픽쳐스'에서 확인할 수 있어요. 이채수 두산중공업 수석이 전한 '폐플라스틱 수소 생산법'은 크게 2가지로 나뉘어요. 열분해와 개질(Reforming)이죠. 열분해는 열로 화합물이 두 가지 이상의 물질로 분해되는 반응을 말해요. 개질은 일산화탄소(CO)를 수증기(H₂0)와 반응시켜 수소를 뽑아내는 과정이죠.

두산중공업 '폐플라스틱 수소 생산법' / 사진 = 회사 유튜브 캡쳐

우선 폐플라스틱을 열분해로에 넣고 무산소 상태에서 고온으로 가열해요. 그러면 가스와 오일(열분해유) 등이 나와요. 이것이 열분해 과정이죠. 그다음 부탄, 메탄, 에탄 등이 포함된 가스에서 수소를 정제하게 되는 개질을 거치죠. 열분해 과정은 리보테크가, 개질 과정은 두산중공업이 각각 맡는 거래요.

현재 리보테크가 보유한 열분해로는 하루에 폐플라스틱 20톤을 처리할 수 있어요. 이를 통해 얻을 수 있는 수소는 3톤 규모죠. 바로 상용화가 가능한 세계 최고 수준급 기술이래요. 수소 3톤이면 수소연료전지로 2MW(메가와트) 전기를 만들 수 있어요. 열분해로 장치 2대를 운영하면 두산중공업이 개발하고 있는 5MW 수소터빈 한 대를 운영할 수 있는 셈이죠. 5MW는 1만6000가구가 전기를 사용할 수 있는 규모예요.

이채수 수석은 "플라스틱을 줄여나가는 노력은 하고 있지만 그 노력에 비해 늘어나는 물량이 너무 많다"며 "저희가 이렇게라도 처리하지 않으면 정말 문제가 될 수 있는 상황이다. 의미 있고 자부심을 느낄 시도"라고 전했어요.

폐플라스틱 열분해 비중 0.1%→ 10%

폐플라스틱 열분해 과정에서 나온 열분해유도 석유화학 원료로 재탄생해요. 석유화학 원료로 플라스틱을 만드는데, 거꾸로 폐플라스틱에서 석유화학 원료를 만든다는 얘기죠. 문제는 폐플라스틱 처리 과정에서 생겨나는 불순물을 완벽하게 제거하기 어렵다는 점이에요. 이 문제 해결에 적극적으로 나서는 곳이 SK그룹이죠.

작년 10월 SK이노베이션 기술혁신연구원은 폐플라스틱에서 뽑아낸 열분해유의 불순물을 대폭 줄여 솔벤트와 윤활기유 등 시제품을 제조하는 데 성공했어요. 솔벤트는 세정제·페인트 희석제 등에 쓰이는 화학제품이고 윤활기유는 엔진오일 등을 만드는 주원료죠.

이 회사 유튜브에서 김도경 SK이노베이션 수석연구원은 "화학제품으로 활용되기 위해선 불순물 처리가 굉장히 중요하다"며 "지금까지 축적된 촉매공정기술을 바탕으로 폐플라스틱에 특화된 불순물 처리에 신경을 많이 썼다"고 전했죠.

/그래픽=유상연 기자 prtsy201@

지난 1월 SK종합화학은 국내 첫 폐플라스틱 열분해유 상용화와 설비 투자를 위해 미국 열분해유 생산업체인 브라이트마크와 MOU를 맺었죠. 폐플라스틱에서 대용량으로 열분해유를 생산하는 것은 기술적 제약·경제성 문제 등으로 상용화가 어려웠는데, SK는 브라이트마크의 대용량 연속식 열분해 기술을 활용해 상용화에 나설 계획이에요. 

지난달에는 북미 소재 전문기업인 루프인더스트리의 지분 10%를 확보했어요. 이 회사는 폐페트(PET)병을 화학적으로 분해·재활용 할 수 있는 해중합(Depolymerization)기술을 보유하고 있어요. 이 기술을 활용하면 저급으로 재활용되는 오염된 페트병이나 전량 소각이 불가피한 폴리에스터 폐섬유를 저온에서 화학적으로 분해해, 신제품과 동일한 품질로 100% 재활용할 수 있어요.

플라스틱 쓰레기 줄이기에는 정부도 적극적으로 지원에 나서고 있죠. 환경부는 폐플라스틱 열분해 처리 비중을 현행 0.1%(1만톤)에서 2030년까지 10%(90만톤)로 높일 계획이래요.

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