정책과 동향
플라스틱 순환경제 시나리오와 미래전략1)
작성자 : 편집
2023-05-17 |
조회 : 1812
1. 문제의식
• 플라스틱 오염 문제 대응 필요성에 관한 국제적 공감대 형성
플라스틱 해양오염 문제를 해결하기 위하여 2024년 플라스틱 국제협약이 마련되는 등 국제적으로 플라스틱 오염으로 인한 환경문제 대응 필요성에 관하여 국제적으로 공감대가 형성되고 있다.
유럽은 일회용 플라스틱 제품 사용규제를 위한 지침 제정안을 2021년부터 발효하였고, 영국은 2022년부터 재생원료가 30% 미만 포함된 플라스틱 포장재를 대상으로 플라스틱세를 도입하여 재활용을 촉진하고 있으며, 유럽 국가의 다수도 유사한 제도를 도입할 계획이거나 논의 단계에 있다.
해외 글로벌 기업들은 국내 수출기업을 대상으로 재생 플라스틱 사용 비율에 대한 인증을 요구하는 등 기업의 자발적인 참여를 통한 재생원료 사용의 필요성이 높아지고 있으며, 이러한 비규제적 무역 환경변화와 함께 전 세계의 플라스틱 물질 순환성이 빠르게 높아질 것으로 전망된다.
• 우리나라는 인당 플라스틱 소비, 폐기, 수입량 상위 국가
우리나라 1인당 플라스틱 소비량은 전 세계적으로 최상위 수준이며, 포장재로 사용되는 비중이 약 50%에 달한다.
2019년 발생된 플라스틱 폐기물 발생량이 2017년 대비 약 30% 증가하였으며, 재활용률 증가에도 해외로부터 수입되는 폐플라스틱 양이 2배 이상 증가했다.
현재 플라스틱 재활용 기술 수준으로 달성 가능한 최대 재생자원 양과 2050 목표 수준 간의 차이가 22%로, 순환이용에 방해가 되는 플라스틱 수지를 순환이용에 용이한 물질로 대체하는 기술과 함께 화학적 재활용 수율 향상이 요구된다.
• 폐플라스틱 재생원료화 전 과정의 환경영향 평가 필요
폐플라스틱으로부터 재생원료를 생산하는 경우 새로운 공정 도입에 따른 환경 영향 개선/악화 영향을 평가하기 위해서는 재생원료 생산에 관한 전 과정 및 재생원료가 대체하는 제품 생산 전 과정을 비교할 필요가 있다.
- 폐플라스틱 재생원료 생산으로 회피되는 환경 영향: (1) 기존의 폐플라스틱 처리방식(매립 또는 소각)에서 발생하는 환경 영향, (2) 재생원료와 동일한 화학물질을 기존의 상업 공정으로 생산하는 과정에서 발생하는 환경 영향
- 폐플라스틱 재생원료 생산이 증가시키는 환경 영향: (1) 고품질 원료 생산 과정에 필요한 전처리(분리·선별, 과립화 등) 공정 추가에 따른 환경 영향, (2) 화학적·생물학적 재활용 공정 추가에 따른 환경 영향
국가 단위의 전 과정평가 결과는 폐플라스틱 조성, 분리수거 체계 및 순환공급망, 재생원료화 기술 종류 및 공정효율 등 다양한 요인에 따라 변동성이 크며, 본 연구는 현재 가용한 정보에 기반하여 최대한의 효율성을 가정하여 분석했다.
• 국내 플라스틱 재활용 기술 및 산업 경쟁력 이슈
국제적으로 플라스틱 관리는 자원순환 분야에서 핵심 영역으로 제시되고 있으며, 최근 유럽과 일본을 중심으로 화학적 재활용 기술개발 및 산업계 참여가 활발히 이루어지고 있다. 현재는 석유계 플라스틱 순환의 화학적 재활용 기술개발 및 상용화가 활발하게 진행 중이며, 바이오 플라스틱 순환기술 개발도 이루어지고 있다.
플라스틱 재생원료화에 필요한 물질 수거·선별 센서 및 자동화에 필요한 로봇 제조기술, 화학적·생물학적 재활용 기술, 재생원료 분리·정제 기술개발에 따라 관련 신산업이 창출되고 이러한 신산업에 필요한 순환공급 망 확대에 따른 기존의 자원순환 산업의 규모 또한 증가될 것으로 전망된다.
국내에서도 기계적 재활용 고도화, 열분해, 해중합, 생물학적 재활용 기술 등에 대한 산업계 상용화 기술개발이 진행되고 있으나, 기술 선진국 양적/질적 열위에 있어 기술 경쟁력 향상을 위한 전략 및 투자가 필요하다.
2. 플라스틱 순환경제 시나리오
(1) 시나리오-전략-영향의 연계성
시나리오 개념과 구조
본 연구에서는 성과 모니터링 지표를 중심으로 미래 시나리오(BAU, To-be 시나리오)를 구성하고, 각각의 시나리오가 적용되는 경우 발생하게 되는 환경 영향 시나리오에 기반하여 플라스틱 순환경제 전환 관련 취약성과 기회영역을 도출하고, 바람직한 미래 시나리오에 도달하기 위한 미래전략 중 기술혁신에 초점을 맞춰 정책적 시사점을 도출했다.
- BAU(Business as usual) 시나리오: 별도의 개선 노력 없이 현재 추세가 지속되는 시나리오
- 전환동력: 현재 순환경제 전환에 기여하는 동력으로 BAU 시나리오를 구성. 김은아 외(2022a)의 연구에서는 대기오염도(미세먼지 농도), 자원 해외의존도, 온실가스 배출량 등 순환경제 전환을 통하여 국내 사회·경제·환경 부문의 취약성을 낮추려는 동력과 순환경제를 촉진하는 국내 제도 및 정책 여건을 전환동력으로 정의
이상의 전환동력에 기반하여 K-순환경제 이행전략에서 2021년 기준 재자원화 시설에 투입된 폐플라스틱이 현행 재활용 방식에 따라 전량 재생자원화 되는 것을 BAU 시나리오로 정의
- To-be 시나리오: 전환동력 외에 정책적인 노력 등 미래전략이 투입되어 최대 성과에 도달하는 시나리오
- 미래전략: BAU 경로에서 벗어나 바람직한 to-be 시나리오에 도달하도록 만드는 전략. 본 연구에서는 재생원료 생산 전략과 관련한 기술혁신을 중심으로 분석
- 지표 밖 영향 시나리오: 미래전략이 적용된 결과 바람직한 시나리오에 도달함에 따라 환경·경제·사회에 미치는 영향. 본 연구에서는 특히 환경 영향에 집중하여 정량 분석을 수행하였으며, 기술발전 및 신산업 생성에 따른 일자리 영향에 대하여 정성적으로 살펴봤다.
(2) 지표 중심 2050 시나리오 구분
지표 정의
- 순환이용률: 폐플라스틱 발생량 중 재자원화 시설에 투입된 양
- 재생자원 전환률: 폐플라스틱 발생량 중 재생원료로 전환된 양
BAU 시나리오
- 정의: 기존의 폐플라스틱 처리·활용 방식이 계속되는 시나리오로 아래와 같이 구분. 순환이용률은 K-순환경제 이행계획의 2021년 수준, 전처리 공정 수율은 전환/최적 시나리오와 동일2)하게 적용
◦ BAU-1: 폐플라스틱 처리 방법에 따라 구분하는 경우로, 기존의 처리방식인 매립, 소각, 재활용 방법으로 처리하는 시나리오
◦ BAU-2: 플라스틱 재활용 결과물에 따라 구분하는 경우로, 재활용을 통해 생산 가능한 재생원료(화학물질)를 기존 상용 공정을 통하여 생산하는 시나리오
전환 시나리오
- 정의: 재생원료 생산을 위한 플라스틱 재활용 기술 수준의 최대치(현재 기준)인 90%3)가 모든 화학적·생물학적 4) 재활용 공정 기술에 일괄 적용되는 경우
- 전환 시나리오의 순환이용률은 김은아 외(2022a)에서 재생원료화 기술이 적용 가능한 수지(PET, PP, PE, PS)의 국내 수요량(한국석유화학협회, 2019)이 전체 국내 수요량에서 차지하는 비율로 산정
최적 시나리오
- 정의: 재생원료 생산을 위한 플라스틱 재활용 기술 수준으로 화학적 전환 공정 수율을 100%로 가정한 경우
- 최적 시나리오의 순환이용률은 K-순환경제 이행계획(환경부, 2021)의 2050년 수준을 적용5)
2) Ecoinvent v. 3.8에서 폴리에틸렌의 분리·선별(sorting)과 과립화(granulation) 공정 수율 정보를 사용함
3) 용해 또는 가용매 분해 공정에 해당하는 수치임(Schwartz et al., 2021)
4) 생물학적 재활용 기술은 아직 본격적으로 상용화되지 되지 않아 본 연구에서는 포함하지 않음
5) 시나리오 간의 비교를 단순화하기 위하여 최적 시나리오의 전처리 공정 수율을 BAU와 전환 시나리오와 동일한 수치를 적용하였으나, 전처리 기술개발에 따라 실제로는 표1에서 제시된 최적 시나리오의 재생자원 전환율보다 높은 수치를 달성할 것으로 예상됨
2050 시나리오별 플라스틱 순환이용률 및 재생자원 전환률 전망
- 플라스틱 전주기 상의 물질 흐름 분석 결과에 기반하여 플라스틱 순환경제 전환 수준을 예측하는 성과 모니터링 지표 중심의 시나리오를 도출
- BAU, 전환 시나리오, 최적 시나리오에서 각각 최대 48%, 59%, 81%의 폐플라스틱이 원료로 재투입되거나 재사용 가능한 것으로 나타났다.6)
(3) 플라스틱 전 과정 물질 흐름 분석 결과
폐플라스틱의 재생자원화 수준은 폐기물 처리방식뿐만 아니라 소비되는 플라스틱의 종류 및 유형에 영향을 받으므로 재생자원화 전략 수립에는 플라스틱 생산, 소비, 폐기 전 단계에 걸친 물질 흐름 정보가 필요
국내 플라스틱 물질 흐름7)
- 생산: 총생산량 17,501kton 합성수지8) 중 50% 이상이 수출
- 소비: 총 6,952kton의 합성수지가 국내에서 소비되었으며(135kg/인), 주로 포장재(46%), 건축 및 건설(17%), 생활용품(15%)에 사용
◦ 포장재와 전자·전기 제품이 소비 부문에 기여하는 비중이 2017~2019년 사이 증가추세에 있으며, 제품 수명의 상이함에 따라 포장재 소비에 의한 폐기물 증가는 즉각 나타나며, 전자·전기제품 수명이 다한 수년 이후 해당 폐기물 증가 현상이 전망된다.
6) 순환이용률은 K-순환경제 이행계획에 제시된 수치 또는 2019 석유화학편람(한국석유화학협회, 2019) 수요량에 기반하여 산정하였으며, 재생자원 전환율은 현재 가용 정보(Ecoinvent 3.7, Schwartz et al., 2021)에서 공정효율 최대치를 일괄 적용하여 산정함
7) 본 연구의 전 과정 분석에 필요한 통계자료가 존재하는 가장 빠른 연도인 2017년을 기준으로 분석함
8) PP(25%), PE(24%), PET(17%), ABS(11%)로 구성됨
◦ 포장재의 주요 성분인 폴리에틸렌(PE)과 전기·전자 제품의 주요 성분인 폴리프로필렌(PP)의 폐기량이 증가할 것으로 전망되나, 여전히 종량제로 배출되는 포장재 대부분은 매립, 소각 처리되고 있으며, 종량제로 배출되는 폐플라스틱의 분류·선별에 어려움이 있어 폐기물 재자원화 이전의 생산 단계(에코디자인) 또는 분리배출 단계에서의 재자원화 효율 개선이 필요하다.
- 폐기: 총 7,112kton의 폐플라스틱은 주로 산업(36%), 포장재(32%), 건축 및 건설(11%), 가정(10%)에서 유래하였고, 처리 방법에 따라 매립(6%), 소각(41%), 재활용(53%)9)으로 구성
- 그림 3은 생산, 소비, 폐기 단계에 포함된 주요 합성수지(PE, PP, PS, PVC, PC, PET) 조성10)을 보였다.(폐기 단계는 재활용, 소각, 매립으로 구분하였으며, 산업 부문을 제외한 소비 부문에서 유래한 폐플라스틱을 대상으로 함)
9) 재활용시설에 보내진 양 중 58%가 물질 재활용되고, 20%는 연료로 사용되어 실질 재활용률은 42%임
10) 생산 단계는 석유화학편람 2019년 통계자료를 참조하였으며, 소비단계와 폐기 단계 조성은 이소라 외(2019), 장용철 외(2022)의 데이터와 전국폐기물통계조사의 폐기물 구분을 참고하여 저자가 추정함
◦ 폐플라스틱 처리 과정이 상이함에도 매립, 소각, 재활용되는 폐플라스틱 조성은 소비단계 전체 평균과 크게 다르지 않다. 이는 (1) 재자원화 가능한 합성수지가 여전히 매립 또는 소각되고 있거나, (2) 재자원화 원료로 사용되는 폐플라스틱의 성분에 따라 다른 처리(재활용) 기술이 요구되는 고품질 재생원료 생산이 재활용에서 차지하는 비중이 미미한 것으로 해석 가능
3. 플라스틱 순환경제 환경 영향11)
상기 물질 흐름은 현행 폐기물 수집·처리 방식이 적용된 결과를 보여주며, 이하의 내용은 재생자원화 가능한 폐플라스틱을 대상으로 미래 시나리오별 환경 영향을 분석한 결과를 보여준다.12)
• 분석방법: 본 연구에서는 천연자원으로부터 원자재를 생산하는 단계부터 제품이 생산되고 최종 처분되는 전 과정에서 발생하는 환경 영향13)을 평가하는 전 과정평가(LCA: life cycle assessment) 방법14)을 사용하여 분석
• 그림 4는 폐플라스틱이 기존의 처리방식에 따라 매립, 소각, 재활용되는 경로(BAU-1) 중 재활용 경로의 끝단에서 시작, 비교제품 시스템 대비 대상 제품 시스템 간의 비교 LCA 구성요소를 보여준다,
◦ 비교제품 시스템(BAU-2): 재생원료와 동일한 화학제품을 생산하기 위하여 사용되는 고전적인 제조방식
◦ 대상 제품 시스템(전환/최적 시나리오): 기계적 재활용 → 화학적 재활용 공정을 통하여 재생원료가 생산되는 과정을 포함15)
11) 그림 1에서 지표 밖 영향 시나리오의 주요 내용으로 환경 영향을 분석한 결과를 정리하였으며 미래전략의 기술혁신 내용을 도출하는 근거로 활용함
12) 분석에 사용한 데이터 출처: Ecoinvent v. 3.8, Schwartz et al. (2021), Wu and Williams (2009)
13) 본 보고서에서는 김은아 외(2022a)에서 도출한 순환경제 전환동력 관련 지표 중 취약영역에 해당하는 대기오염도(PM2.5), 온실가스 배출량, 자원 해외의존도와 밀접하게 연결되어있는 환경 영향 분석 결과를 보여줌
14) ILCD Midpoint ver 1.11 방법론을 사용하여 기후변화를 포함한 총 16개 영향범주에 대하여 분석함
15) 본 분석은 현존하는 학술 문헌의 데이터에 기반하였기 때문에 (1) 화학적 재활용 결과물이 비교 시스템에 포함된 상용화된 물질의 품질보다 낮고, (2) 재활용 결과물의 경제적인 가치가 고려되지 않았으며, (3) 화학적 재활용 공정에 들어가는 원료 및 보조물질 정보가 제한적이고 후처리 공정(결과물의 분리·정제 등)이 반영되지 않았다는 점, (4) 모든 화학적 재활용 공정 이전에 동일한 전통적인 방식의 물리적 재활용 공정(분류 후 과립화)을 일괄 적용하였다는 점을 결과 해석 시에 유의해야 함
• 기계적 재활용 공정은 선별·분리 → 과립화 과정으로 구성되며 화학적 재활용 공정은 가스화(gasification), 열분해(pyrolysis), 용해(dissolution), 또는 가용매 분해(solvolysis) 공정을 의미한다.
• 주제품은 고순도 플라스틱 수지, 합성가스(수소+일산화탄소 혼합물), 디젤 및 에틸렌, 파라핀, 프로필렌, 스타이렌 등 플라스틱 단량체와 같이 폐플라스틱을 구성하는 화학물질을 포함하며, 부산물은 윤활유, 숯과 같이 상용화 가능한 주제품 이외의 화학물질을 포함한다.
(1) 온실가스 배출량
현재 수준의 기계적 재활용 기술과 가스화, 열분해(폴리스티렌 단량체 생산), 용해, 또는 가용매 분해 기술을 사용하는 경우 기존 제조방식에 비해 온실가스 감축 효과를 기대할 수 있다.
여기서 전처리(선별·분리, 과립화 등)에서 오는 환경 영향을 제외하는 경우 공정 수율(27.4%)이 매우 낮은 열분해(폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 단량체 생산)를 제외한 모든 재생원료 생산공정에서 온실가스 배출량 저감 효과가 존재한다.
한편, 플라스틱 재활용을 통하여 소각처리를 회피하는 효과를 반영하는 경우 전처리 공정에서 오는 환경 영향을 포함하여도 모든 재생원료 생산공정에서 온실가스 배출 감축 효과(소각처리 대비 45%~75%)를 기대할 수 있다.
기술 수준이 향상되어 화학적 재활용 공정효율이 100%에 근접하는 최적 시나리오 조건을 적용하는 경우 열분해를 통한 디젤(재생원료)16) 생산 경로를 제외한 모든 재생원료 생산공정이 기존의 화학제품 생산공정의 온실가스 배출량에 비해 적다.
16) 이 분석 결과는 폐플라스틱의 열분해를 통한 디젤 생산에서 발생하는 온실가스 절대량이 많아서가 아니라 기존에 디젤을 생산하는 제조공정에서 발생하는 온실가스양이 상대적으로 적기 때문에 나타남
(2) 천연자원 고갈 영향
플라스틱 재활용을 통한 재생원료 생산 과정은 전처리 및 화학적 공정으로 여러 단계를 거치면서 폐플라스틱을 포함한 원료와 에너지 투입이 요구되어 기존의 신규물질 생산공정에 비하여 전반적으로 천연자원 고갈영향이 높다.
그러나 폐플라스틱 전처리(선별·분리, 과립화 등)에서 오는 환경 영향을 제외하는 경우 현재 수준의 모든 화학적 재활용 공정으로 인한 천연자원 고갈영향은 기존의 신규물질 생산공정 적용 시 발생하는 환경 영향의 0.02%~18%에 불과하다.
기술 수준이 향상되어 화학적 재활용 공정효율이 100%에 근접하는 최적 시나리오 조건을 적용하는 경우 낮은 공정 수율로 인한 부정적인 환경 영향이 감소한다. 현재 기술 수준에서 공정효율이 특히 낮은 열분해를 통한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 단량체 생산공정의 천연자원 고갈영향이 큰 폭으로 감소한다.
(3) 대기오염(PM2.5) 영향
플라스틱 재활용을 통한 재생원료 생산 전 과정에서 발생하는 미세먼지 양이 보여주는 패턴은 온실가스 배출량에서 보여주었던 것과 유사하다.
현재 수준의 기계적 재활용 기술과 가스화, 열분해(폴리스티렌 단량체 생산), 용해, 또는 가용매 분해 기술을 사용하는 경우 기존 제조방식에 비해 미세먼지 발생량 감축 효과를 기대할 수 있다. 여기서 전처리(선별·분리, 과립화 등)에서 오는 환경 영향을 제외하는 경우 재생원료 생산공정에서 발생하는 미세먼지 발생량은 기존 제조방식 적용 시 발생하는 환경 영향의 0.08%~48%에 불과하다.
기술 수준이 향상되어 화학적 재활용 공정효율이 100%에 근접하는 최적 시나리오 조건을 적용하는 경우 낮은 공정 수율에 의해 부정적인 환경 편익이 특히 컸던 열분해를 통한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 단량체 생산공정의 미세먼지 발생 영향이 큰 폭으로 감소한다.
(4) 환경 영향 분석 결과의 함의
폐플라스틱으로부터 재생원료를 생산하는 과정에서 현재 수준의 기술 또는 최적 시나리오 조건의 기술을 적용하는 경우 발생하는 환경 영향은 사용하는 원료, 전력량 등에 따라 기술별로 편차가 크다.
동일한 종류와 양의 재생원료를 생산하는 공정(기존 제조방식 vs 물질 재활용 공정) 간의 환경 영향을 비교한 결과, 가스화, 열분해, 용해, 가용매분해 공정이 포함된 시스템의 경우 전처리(기계적 재활용) 공정의 환경 영향 값이 절대적으로 높은 비중을 차지했다.17)
17) 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 가스화에 따른 온실가스 배출량 전체의 88%가 화학적 재활용 공정 이전의 기계적 재활용 공정에서 발생함
화학적 재활용 공정 수율에 따라 플라스틱 재활용의 환경 영향은 기존의 제조방식이 미치는 환경 영향보다 오히려 클 수 있다. 따라서 폐플라스틱의 재생원료화를 통하여 환경적인 편익을 증가시키기 위해서는 우선적으로 화학적 재활용의 원료 생산에 필요한 선별·분리 → 과립화 등의 전처리 공정과 화학적 재활용 공정 수율을 높이는 기술혁신이 요구된다.
4. 플라스틱 재활용 기술개발 현황
(1) 국내 R&D 현황
플라스틱 순환경제 관련 국내 연구개발 현황(2012~2021년)
순환경제 기술은 과학기술 표준분류에서 ‘폐기물 관리 및 자원순환’ 또는 녹색기술 분류체계에서 ‘폐기물 자원화 및 에너지화’ 중 하나 이상에 포함된 과제로 폭넓게 정의하였으며, 이 중 과제명을 대상으로 ‘플라스틱’이 포함된 과제를 추출하여 분석했다.
플라스틱 자원화는 환경부 투자가 주를 이루며, 산업계 기술투자와 밀접하게 관련된 산업통상자원부와 중소벤처기업부의 투자는 각각 환경부의 9%, 12% 수준에 불과하다.
플라스틱 자원화 기술 연구개발 투자는 2018년부터 급증하는 추세로, 2019∼2021년 3년간 투자된 금액은 전체 투자 금액의 80%다. 이는 2019년도부터 시작한 200억 이상 규모의 환경부 ‘생활폐기물 재활용 기술개발사업’ 영향이며, 단일 사업이 절대적인 영향을 줄 만큼 국내 플라스틱 자원화 기술개발 투자는 미미한 수준이다.
(2) 국내외 특허출원 현황
플라스틱 재자원화 관련 기술 특허출원 현황18)
2012∼2021년 공개 또는 등록된 특허 중 주요국에 해당하는 중국, 유럽, 일본, 한국, 미국을 대상 국가로 상태가 거절, 무효, 각하에 해당하는 건은 포함하지 않았다.
전체 특허 7,956건 중 한국을 대상국으로 하는 특허 수는 4건에 불과하며, 한국 출원인에 의한 특허는 53건에 불과하다. 주요 출원국(그림 6)은 중국(60%), 일본(16%), 미국(8%), 독일(3.1%), 프랑스(1.9%)이며, 이들의 주요 대상국은 중국(71%), 일본(16%), 미국(8%), 유럽(5%)이다.
중국 출원인을 제외한 경우, 주요 대상국은 일본(37%), 미국(26%), 유럽(22%), 중국(14%)으로 중국의 비중이 크게 떨어지는 반면, 유럽이 차지하는 비중이 상대적으로 크게 높아졌다.
18) 특허 데이터베이스는 윕스(https://www.wintelips.com/service/sci/inte gratedSearch.wips)를 사용함(검색일:2023.03.22.)
플라스틱 재자원화 세부 기술 분석 결과
독일, 미국, 프랑스는 타 주요 출원 국가에 비해 재생원료 사용 기술 관련 출원 비중이 높으며, 미국과 독일은 해당 기술 분야 특허 규모가 점차 커지는 추세다. 중국은 모든 기술 영역에서 특허출원 규모가 빠르게 성장하고 있으며 특히 바이오 패키징 관련 특허의 절대다수를 차지하고 있다.
일본은 2010년 이전 타 주요 출원 국가에 비해 규모 측면에서 비교우위를 가지고 있었으나, 과거의 수준을 유지하거나 감소하는 추세이며, 한국은 플라스틱/고무 재활용 기술 집중도가 주요 출원 국가 대비 높은 편에 속한다.
피인용 기준 기술 중심성(전체 특허 수 대비 피인용 수 또는 피인용 국가 수) 분석 결과
중국은 출원 특허 규모에 비해 기술 중심성이 전반적으로 낮으며(특허 1건이 평균적으로 1회 미만으로 피 인용됨), 일본과 미국은 재생원료 사용과 바이오 패키징 기술 부문에서 평균적으로 중심성이 높다. 한국은 전통적으로 다수의 특허가 출원되어 기술 밀집도가 높은 플라스틱/고무 재활용 부문에서 상대적으로 기술 중심성이 높다.
타 기술 부문보다 중심도가 높은 재생원료 사용 부문에서 특히 중심도가 높은 특허의 대상국은 미국 또는 유럽으로, 관련 시장이 대상국을 중심으로 형성되어있음을 알 수 있으며, 출원국이 주로 유럽 국가에 집중되어있어 유럽에서 해당 기술 경쟁력이 높음을 확인할 수 있다.
5. 플라스틱 순환경제 미래전략
(1) 플라스틱 순환경제 전환에서의 취약영역 및 기회영역
이상에서 기술한 플라스틱 전 과정 물질 흐름 및 미래 시나리오 분석과정에서 확인할 수 있었던 플라스틱 순환경제 전환 관련 취약성과 기회영역을 아래와 같이 정리했다.
취약영역
- 폐플라스틱 매립 또는 소각처리 대비 재생원료 생산 과정에서 악화되는 환경 영향 존재: 폐플라스틱 재생원료화 과정에서 발생하는 환경 영향을 재활용으로 인하여 회피되는 기존의 폐플라스틱 처리방식(매립 또는 소각)에서 발생하는 환경 영향과 비교하는 경우(BAU-1 대비 전환/최적 시나리오) 일부 항목20)의 환경 영향은 단순매립 또는 소각 방법으로 처리하는 경우보다 클 수 있다.
이러한 취약성은 현재 기술 수준을 적용하는 경우에 해당하며, 전처리 및 재생원료 생산공정 효율 향상을 통하여 개선이 가능하다.
- 현재 기술 수준으로 달성 가능한 최대 재생자원량은 2050 목표 수준보다 22% 모자람: 재생원료화 기술이 적용 가능한 폐플라스틱을 100% 수거하고 현재 기준 공정 수율 최대치를 일괄 적용하여도 목표치에 도달하지 못한다.
- 재생원료 생산 관련 신산업 발전에 필요한 국내 기술개발 투자 및 특허 실적 저조: 한국은 플라스틱 자원화 기술개발이 주로 환경 보전 관점에서 추진되어왔으며, 최근 신산업으로 등장하는 재생원료 생산에 필요한 화학적·생물학적 재활용 기술이 포함되어있는 재생원료 사용 및 바이오 패키징 부문 특허출원 및 기술개발 투자가 저조하다.
- 국내 재자원화 산업은 규모가 영세한 경우가 대부분으로 녹색 금융 접근성이 낮음: 정부의 플라스틱 재자원화 기술 및 산업 대상 투자 계획 및 관련 정책 강화는 민간 투자자에게 긍정적인 신호를 보낼 수 있으나, 규모가 영세한 국내 재자원화 업체는 녹색 금융 접근성이 낮아 실질적으로 효과를 보기 어려울 수 있다.
기회영역
- 폐플라스틱을 활용한 재생원료 생산으로 기존 제조공정에서 발생하는 환경 영향 회피 가능: 재생원료 생산으로 인하여 회피되는 기존 제조공정에서 발생하는 환경 영향을 고려하여 전 과정 평가 결과를 해석하는 경우(BAU-2 대비 전환/최적 시나리오) 대다수의 재생원료 생산공정은 온실가스 배출, 천연자원 고갈, 대기오염물질 배출 등에서 긍정적인 영향을 주며, 공정효율이 향상되면 환경 편익이 더욱 증가할 수 있을 것으로 기대된다.
재생원료 생산공정 추가에 따라 기존에 매립/소각처리에서 발생하지 않았던 환경 영향이 더 해지는 반면, 재생원료와 동일한 화학제품을 생산하기 위하여 사용되는 고전적인 제조방식에서 발생하는 환경 영향을 회피하는 효과도 존재하므로, 이들 전체 과정을 모두 고려하는 경우 폐플라스틱의 재생원료 생산은 기존 폐기방식과 제조방식을 사용하는 경우에 비하여 환경 편익이 발생한다. 더 나아가 재생원료 사용에 따른 경제적 편익 향상을 함께 고려하는 경우 중장기적으로 종합적인 편익 향상이 가능하다.
- 신산업 등장에 따른 신규 일자리 증가: 현재 활성화되지 않은 폐플라스틱 자원화 관련 산업이 고도화되는 과정에 필요한 선별·분리 자동화(센서, 로봇 등) 기술 및 화학적·생물학적 재활용 기술과 관련한 신규 일자리 창출이 가능하다.
- 수출기업의 재생원료 사용 기준 만족: 유럽을 중심으로 재생원료 함유율을 기준으로 플라스틱세 등을 도입하는 추세이며, 이에 따라 관련 인증을 요구하는 기업이 점차 늘어날 것으로 전망됨에 따라 재생원료 생산에 관한 기술·산업 경쟁력을 높이는 경우 비교우위를 가져갈 수 있다.
(2) 기술·산업 혁신 미래전략
- 에코디자인 도입 및 물질 선별 단계 효율성 향상 필요: 현재 기술 수준으로 달성 가능한 최대 재생자원량에 해당하는 59%와 2050 목표 수준(81%) 간의 차이(22%)를 메꾸기 위해 폐플라스틱 수거, 분리, 선별 효율성이 개선될 필요가 있다. 분류, 파쇄 등의 과정의 효율성 향상을 위하여 제품 디자인 단계부터 환경성을 고려하는 에코디자인 도입이 중요하며, 물질 선별 단계의 효율성 향상을 위한 기술혁신이 필요하다.
- 순환이용에 방해가 되는 물질 대체 필요: 폴리염화비닐과 같이 순환이용에 방해가 되는 물질은 재생자원 전환율을 낮춘다. 따라서 이러한 물질을 순환이용에 용이한 물질로 대체하는 기술이 개발될 필요가 있으며, 여기에는 생분해 플라스틱 또는 바이오 플라스틱 등이 포함될 수 있다.
- 폐플라스틱 전처리 효율과 화학적·생물학적 재활용 공정효율 향상 필요: 현재 수준의 플라스틱 자원화 기술을 적용하는 경우 폐플라스틱 재생원료화에 따라 악화 가능한 환경 영향이 존재하며, 전처리 및 화학적·생물학적 재활용 공정효율 향상을 통한 재생자원 전환률 향상을 통하여 개선이 가능하다.
- 화학적·생물학적 재활용 기술 및 관련 산업 경쟁력 향상 필요: 한국은 플라스틱 자원화 기술개발이 주로 환경 보전 관점에서 추진되어왔으며, 최근 신산업으로 등장하는 재생원료 생산에 필요한 화학적·생물학적 재활용 기술이 포함되어있는 재생원료 사용 및 바이오 패키징 부문 특허출원 및 기술개발 투자가 저조하다. 아직 경쟁이 치열하지 않으나 유망한 신산업 기술군을 도출하고, 이들을 중점 개발할 필요가 있다.
- 중소기업이 녹색 금융 정책 확대의 실질적 효과를 볼 수 있도록 법·제도 개선 필요: 국내 재자원화 산업은 규모가 영세한 경우가 대부분으로 녹색 금융 접근성이 낮아 실질적으로 효과를 보기 어려울 수 있어 중소기업에 대한 지원을 강화할 수 있도록 법·제도를 정비할 필요가 있다.
(3) 정책제언
- 순환경제 거버넌스 재정립: 국내 순환경제 전략은 환경부 중심의 정책에서 탄소 중립, 자원 안보 강화, 신산업 창출 등 유관 영역이 크게 확장되는 추세이며, 이러한 정책 환경변화에 대응하여 산업 및 일자리에 관한 부처의 순환경제 정책을 강화할 필요가 있으며, 관련 기관 간의 긴밀한 업무 체계를 형성해야 한다.
- 기술·산업 혁신 관련 전략 강화: 기술·산업 혁신은 순환경제 미래 시나리오에서 최적 시나리오로 가는 미래전략의 중요한 요소로, 이에 대한 대응력을 강화할 필요가 있다. 그러나 현행 「자원순환 기본법」에서는 ‘순환자원 정보센터’를 설치 운영하여 기술 등의 정보를 관리 제공하는 수준의 소극적 대응 내용을 포함하고 있고, 2024.1.1.에 시행 예정인 「순환경제사회 전환 촉진법」에서는 기술정책 지원에 관한 조항이 다수 존재함에도 기술개발 정책지원 업무를 수행할 전담 기관 지정과 같은 내용이 포함되어있지 않아 기술산업 혁신전략을 강화할 수 있는 체계가 구체화될 필요가 있다.
- 탄소 중립 목적성 등 타 환경영향과의 연계성 강화: 「순환경제사회 전환 촉진법」에서 ‘순환경제사회’ 정의에 환경 보전과 온실가스 감축 내용이 포함되어있으나, 현행 순환경제 성과지표는 물질 순환성에만 집중되어있어 정책 방향성이 맹목적인 순환성 향상으로 흐를 위험이 있다. 「순환경제사회 전환 촉진법」 시행규칙에서 물질 순환성 이외의 환경영향과의 연계성을 강화할 수 있도록 성과지표를 보완할 필요가 있다.
- 플라스틱 순환경제의 경제·사회·환경 통합 영향평가 수행 필요: 플라스틱 순환경제의 영향은 환경뿐만 아니라 산업 및 일자리 등 다양한 영역에 걸쳐 나타날 수 있으나, 통합적인 평가 방법이 정립되지 않았다. 전 과정 지속 가능성 평가(LCSA) 등 전과정평가 방법론을 활용한 순환경제 통합 영향평가 결과에 기반하여 국내 여건의 취약영역 및 기회영역이 정의될 필요가 있다.
- 인증제도 개선: 재생원료 함유율 정보 등 물질 순환성 인증 필요성이 증가할 것으로 전망됨에 따라 순환경제 선도 국가의 표준 및 인증제도를 참고하여 국내 제도를 보완할 필요가 있다.
