플라스틱서 뽑아낸 기름 정제하는 ‘후처리 기술’ 자체개발
국내 최초로 친환경 열분해유 정유·석유화학 공정 투입
2024년 연 20만t 폐플라스틱 재활용 목표
18일 SK지오센트릭과 함께 열분해유를 생산하는 에코크리에이션 공장 한켠에 쌓여있는 폐플라스틱 모습. 하루 10t의 폐플라스틱이 투입돼 6t의 열분해유를 생산한다. 인천=남정민 기자
폐플라스틱 재활용 사업은 ‘도시 유전’ 사업이라고도 불린다. 플라스틱을 열로 분해해 뽑아낸 기름을 다시 공정에 투입해 나프타 등의 석유화학 원료를 생산하기 때문이다.
지난 18일 찾은 대전 유성구 SK이노베이션 환경과학기술원에서는 이러한 선순환 구조를 완성시키는 ‘후처리’ 기술에 대한 연구가 한창이었다. 폐플라스틱에서 나온 기름(열분해유)을 공정에 투입하기 위해서는 불순물을 제거하는 후처리 작업이 필수다. SK이노베이션의 화학계열 자회사 SK지오센트릭은 후처리 기술을 선점해 차별화된 폐플라스틱 순환경제를 구축하겠다는 설명이다.
열분해유 정제기술 자체 개발
18일 박민규 SK이노베이션 환경과학기술원 연구원이 폐플라스틱 열분해 단계별 유분 성상에 대해 설명하고 있다. SK이노베이션 제공
열분해유 속에는 염소, 황 등의 불순물이 포함돼있어 그간 석유화학 제품의 원료로 사용하는 데 한계가 있었다. SK지오센트릭은 지난 9월 자체 개발한 후처리 기술로 불순물을 제거한 열분해유를 정유·석유화학 공정에 투입하는 데 성공했다. 환경과학기술원 실험실에는 성인 키를 훌쩍 넘기는 후처리 장비들이 빼곡히 들어서 있었다. 기술원 관계자는 “열분해유에 수소를 넣어 불순물을 제거한다”며 “촉매를 모니터링하는 여러 반응기를 동시에 돌려 가장 반응이 좋은 지점을 확인한다”고 설명했다.
폐플라스틱·폐비닐에서 추출된 열분해유 정제 과정별 샘플. 고동색 열분해유에서 불순물을 제거하는 후처리 작업을 거치면 흰 색으로 변한다. 대전=남정민 기자
짙은 고동색의 끈적한 열분해유를 후처리 작업하면 찰랑찰랑하면서도 불투명한 흰 색의 액체로 변하게 된다. 이를 다시 한번 정제하면 투명한 열분해유를 얻을 수 있다. 최종적으로 얻어낸 열분해유로 윤활기유, 나프타 등을 생산하면 친환경 포장재나 자동차 경량화 소재도 만들어낼 수 있다. SK지오센트릭은 후처리 기술을 100% 내재화한 상태다.
SK지오센트릭은 올해 초 미국 열분해 전문업체인 브라이트마크와 설비투자를 위한 업무협약(MOU)도 맺었다. 브라이트마크는 폐플라스틱과 같은 폐자원으로부터 재생 연료, 천연가스 등을 생산하는 기업이다. 양사는 2024년 상업가동을 목표로 울산에 대규모 열분해유 공장을 짓고 있다. 완공 후에는 연 20만t의 폐플라스틱을 재활용해 연 108만배럴의 열분해유를 생산할 계획이다.
18일 함형택 SK이노베이션 환경과학기술원 친환경제품솔루션센터장이 자동차 경량화 플라스틱 소재에 대해 설명하고 있다. SK이노베이션 제공
업계에 따르면 폐플라스틱 재활용 시장 규모는 올해 70조원에서 2050년 600조원까지 성장할 전망이다. 회사 관계자는 “다양한 원유를 처리한 경험이 있는 SK이노베이션의 노하우가 열분해유에도 적용됐다”며 “자체 공정에 더 많은 열분해유를 투입하기 위해 고민을 하고 있다”고 말했다.
중소기업과 손잡고 ‘도시유전’ 박차
SK지오센트릭은 국내 중소기업과 손잡고 후처리하기 전 단계의 열분해유를 함께 생산하고 있다. 대표적인 곳이 국내 열분해 업체 에코크레이션이다. SK지오센트릭은 에코크레이션의 지분 25%를 보유하고 있다.
18일 에코크레이션의 열분해 기술이 적용된 뉴에코원 공장 엔지니어가 열분해유 생산 설비를 시험 가동하고 있다. 에코크리에이션 제공인천에 있는 약 496㎡ (150평) 규모의 에코크레이션 공장에서는 폐플라스틱을 열로 분해하는 작업이 한창이었다. 오전 8시 반응로에 투입된 8t 규모의 폐플라스틱에서 오후 4시경이 되자 액체 형태의 기름이 추출되는 모습을 볼 수 있었다. 반응로 온도는 400~450℃ 내외로 유지된다. 에코크레이션 관계자는 “하루에 플라스틱 10t을 넣으면 6t 가량의 열분해유를 뽑아낼 수 있다”며 “한번 추출하는 데 기계를 식히는 시간까지 총 14시간 가량 필요해 하루에 한 번 돌리고 있다”고 말했다.
에코크레이션은 특히 가정에서 나오는 저급 폐플라스틱(생활폐기물)을 열분해해 고품질의 열분해유를 생산하고 있다. 가정에서 나오는 플라스틱은 산업폐기물에 비해 형태나 오염도가 제각각이어서 저급 폐기물로 분류된다. 회사 관계자는 “옛날에는 소각장으로 가거나 매립되던 플라스틱에서도 수분을 빼고 응축해 기름을 뽑을 수 있다”며 “고순도의 열분해유를 만들기까지 16년에 걸친 연구·개발(R&D) 과정이 있었다”고 덧붙였다.
유럽 등의 선진국들은 일찌감치 폐플라스틱을 순환자원으로 활용했다. 중국은 플라스틱 생산·사용에 대한 규제를 본격화하는 추세다. SK지오센트릭 관계자는 “중국 시장이 워낙 크기 때문에 추후 확장을 고려하고 있다”며 “국내 업체들과 개발한 친환경 솔루션을 기반으로 중국 업체들과도 협력해 나갈 것”이라고 말했다.남정민 기자 peux@hankyung.com