플라스틱 사용량의 지속 증가로 인한 환경문제 심각
환경보호와 자원순환을 위한 산업과 문화의 융·복합
EU, 구체적인 감축 목표를 기반으로 한 자원순환 정책 수립
미국, 해양쓰레기 및 플라스틱 폐기물 저감 정책 추진
중국, 자원순환 관련 정책 및 국제적 위상 강화 중
일본, 순환형 사회 및 경제 수립 정책 추진 중
국내, 녹색성장 5개년 계획, 자원순환기본계획에 이은 「그린 뉴딜」

I. Upcycling(업사이클링)의 개념

플라스틱 업사이클링(Plastic Upcycling)은 플라스틱 폐기물에 첨단기술을 적용하여 제품화하거나 창조적인 디자인을 결합시켜 보다 높은 부가가치의 신제품을 창출하는 산업을 의미한다. 업사이클링(Upcycling)이란 성능이나 기능성을 기존 대비 향상시키는 Upgrade와 불용품이나 폐기물을 재생·재활용하는 Recycle의 합성어다.

​쓸모없거나 버려지는 폐기물을 재활용(Recycling)할 때 일반적으로 그 가치가 떨어지는데 이를 Downcycling라 한다. 그러나 특정 용도로서 수명을 다해 버려지는 제품을 단순히 재활용하는 것을 넘어 새로운 디자인을 더하는 등의 과정을 거쳐 새로운 용도의 제품을 만들거나 새로운 가치를 부여하여 그 가치를 높히는 것을 Upcycling(업사이클링, 새활용)이라 한다.

Upcycling과 Downcycling 용어는 손튼 케이(Thornton Kay)가 라이너 필즈(Riner Pilz)를 인용하여, 1994년 살보뉴스의 기사에서 처음 사용되었다. 2009년, 로이터의 Belinda Smith는 부유한 국가에서 업사이클링이 증가했지만 가난한 국가에서는 업사이클링이 필수적이라고 말했다. [1]

​업사이클링은 미국과 전 세계에 걸쳐 상당한 성장을 보여 왔다. 폐기물을 수거해 재활용만 할 경우 생활쓰레기를 감당하지 못한다는 자각이 일어나면서 새활용이 대안으로 제시되었다. 외국에서는 새로운 소비 트렌드로 자리 잡은 지 오래되었다. 런던디자인페스티벌은 2012년 업사이클링을 '올해의 트렌드'로 꼽았다. 업사이클링을 통해 명품 반열에 오른 경우도 있다. 1993년부터 트럭용 방수 천막이나 에어백, 자동차 안전벨트 등을 재활용해서 가방을 만들고 있는 스위스 브랜드 '프라이탁', 업사이클링을 통해 가구 업계의 명품으로 떠오른 '리바 1920', '박스터' 등이 그런 경우다.

​■ 대표적인 국내 업사이클링 사례 :

​(1) 아름다운 가게의 "에코파티 메아리"

​2006년 5월, 아름다운가게는 국내 최초 리사이클 디자인 제품 브랜드 ‘에코파티메아리’를 론칭했다. 에코디자인사업은 자연과 삶의 환경을 생각하는 지점에서부터 디자인되는 것으로 다양한 분야에서 에코디자인이라는 이름으로 친환경적인 것을 의미한다. 에코파티메아리는 쌈지리사이클링 디자인 그룹과 공동으로 런칭하여 현수막에코백, 리 사이클 한 구두 등 대한민국에 파격적인 리사이클패션을 선보였으며, 2009년에는 아름다운가게 단독 브랜드로서의 매장을 가지고 운영. 여러 디자이너들, 단체들과의 협업을 통해 다양한 패션 잡화제품을 세상에 내놓았다. 현재 아 름다운가게 전국 주요 매장과 에이랜드 등 편집숍을 통해 소비자들과 만나고 있다. [2]

(2) 삼다수 페트병으로 만든 패션 아이템

업사이클이 거버넌스 차원에서 다자간 협력을 통해 이루어진 사례도 있다. 제주삼다수는 페트병을 재생섬유로 재활용해 만든 패션 아이템인 ‘플리츠마마 제주 에디션’을 2020년 6월 출시했다. 여름 니트와 가방으로 구성된 업사이클 제품들은 제주개발공사와 효성TNC, 플리츠마마의 협업으로 탄생했다. 제주개발공사가 ‘제주인 사회적협동조합’과 함께 폐페트병을 수거하고, 이를 이용해 효성TNC가 폴리에스테르섬유를 생산하면 패션 스타트업인 플리츠마마가 가방 등 최종 제품을 제작하는 방식으로 프로젝트가 추진되었다. [3]

(3) 서로를 구하다, 119 REO

119REO는 이러한 소방관의 근무 환경 실태를 알리기 위해 업사이클링을 적용했다. 업사이클링을 통해 폐소방복이 새로운 제품으로 탄생하게 된 거죠. 방화복의 사용 가능 연한인 3년이 지나면 폐기해야 한다. 매년 약 1만 벌이 폐기되며, 소방서는 폐기물 비용을 지불하며 버려야 한다. 이를 119REO가 무상으로 수거하여 깨끗하게 세탁 후 방화복을 분해한다. 분해된 방화복은 가방, 지갑, 팔찌 등으로 다시 태어난다. 방화복은 열에 강한 방향족 폴리아마이드 섬유인 아라미드(aramid fiber)를 사용하기 때문에 굉장히 튼튼하다. 수명을 다해 폐기된 방화복은 소방현장에서는 기능이 떨어지겠지만, 우리 일상 속에서는 아주 훌륭한 소재로 제품을 오래도록 사용할 수 있다. [4]

(4) 플라스틱 방앗간

(5) 노스페이스, 블랙야크, 락앤락

노스페이스는 제주도에서 수거한 페트병 100t을 재활용한 ‘K에코 삼다수 컬렉션’을 출시했으며, 블랙야크는 제품당 500㎖ 음료 페트병 15~30개로 만든 ‘플러스틱(PLUStIC) 컬렉션’을 선보였다. 플라스틱 용기 전문회사 락앤락은 오래된 폴리프로필렌(PP) 밀폐용기를 수거해 ‘컴백(COME BAG) 에코백’을 제작하기도 했다. 이 외에도 코카콜라는 투명 페트병을 수거해 업사이클링 캠핑 의자와 보랭 백을 만들었고, CJ 제일제당은 햇반 용기를 직접 수거하여 명절 선물 세트의 트레이(tray)로 쓸 예정이라고 합니다. 

​II. 산업생태계 분석

​■ 산업활동과 문화산업의 융·복합 : 플라스틱 업사이클링(Upgrade+Recycle)

​업사이클링 산업은 사업자 중심의 시장으로서 관련 기술의 발전에 따라 섬유/패션 제품 위주의 시장에서 점차 영역이 확대되고 있다. 플라스틱 업사이클링은 아직 도입기 시장이다. 업사이클링은 기존의 재활용품이 가지는 저품질/저수요라는 선입견에 따른 한계점 극복하기 위해 등장한 개념이다. 국내는 산업활동과 문화산업 등이 융·복합된 산업특징을 나타낸다. 산업활동에 가까울수록 사업적 아이디어나 재활용/제품화 관련 기술을 적용한다. 문화산업에 가까울수록 취미, 예술, 교육, 부업 중심의 개인적 활동으로 이루어진다. [5]

■ 업사이클링 산업은 시장진입요소에 따라 구분되며 사회적 특성을 지님

플라스틱을 비롯한 각종 업사이클링 산업은 도입기 단계로 중소기업 위주의 다양한 사업 형태를 띤다. 디자인을 통한 업사이클링, 기술을 통한 업사이클링, 사회적 의미를 부여한 업사이클링으로 구분할 수 있다.

디자인을 통한 업사이클링은 창의적인 아이디어를 바탕으로 시장에 진입하는 것으로 비즈니스의 가시성 및 사업적 전망이 가장 우수하다. Freitag(스위스)는 튼튼한 방수 덮개를 업사이클링한 메신저 백을 제조하고 있으며, 국내의 터치포굿은 현수막으로 만든 에코백 등을 생산하고 있다. 기술을 통한 업사이클링은 재활용/전처리/소재 기술 및 제품화 공정기술을 기반으로 하고 있으나 현재 연구단계에 머무르고 있다. 부가가치 창출 측면에서 가장 높은 잠재력을 보유한 영역으로, 재활용 탄소 소재 사업화 기술 등이 대표적이다. 사회적 의미를 부여한 업사이클링은 공공 또는 민간 사업영역에서 발생된 폐기물, 재고상품이나 잉여자산, 폐원자재 등을 활용하여 새로운 부가가치를 부여하고 이를 상업화함으로써 궁극적으로 사회적 활용도를 향상시키는 것이다. [5]

​플라스틱 업사이클링은 재활용이 가능한 플라스틱 폐기물을 제품화하는 과정에서 부가가치를 높여 재탄생시키는 방법이다. 자원순환이라는 사회·환경적 가치와 경제적 가치를 동시에 달성 가능하도록 하는 산업에 해당한다. 기본적으로 폐기물 처리산업과 유사하게 플라스틱 단독 사용보다는 복합소재 활용이 필수적이다. 이러한 소재 융복합을 통한 성장 잠재력이 높다. 또한 폐기물 처리비용의 절감과 부가가치 향상이 동반되기 때문에 경제적·환경적 부가효과가 높다. 플라스틱 업사이클링을 포함한 폐기물 재활용 산업은 대표적인 정맥산업으로서 산업의 발전에 따라 소외된 계층을 노동시장으로 유입시키는 효과가 발생하기도 한다. 국내 업체들은 제품 생산과정에서 지역 자활 공동체와 협력하여 일자리 나눔을 실천하기도 한다. [5]

플라스틱 업사이클링 산업의 후방산업은 플라스틱 등 석유화학제품을 제조하는 산업과 폐기물의 일종인 폐플라스틱의 수거 및 처리 산업으로 볼 수 있다. 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등 플라스틱의 화학적 재질 차이가 재활용 및 업사이클링을 방해하는 가장 큰 요인이다. 이물질이 섞인 플라스틱은 재활용 자체가 어렵기 때문에 생산 단계에서부터 업사이클링이 고려되어야 한다. 생산 단계에서 배출 가능한 플라스틱 소재를 이용해 제품을 만들거나 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재 역시 지속적으로 개발하고 있다. 한편, 동 산업의 전방산업으로는 의류/잡화, 자동차, 각종 생활용품, 포장재, 산업용 원자재 등 기본적으로 플라스틱이 사용되는 광범위한 산업군 중에서 재활용 제품을 활용할 수 있는 산업으로 볼 수 있다. [5]

■ 업사이클링의 산업별 특성 [1]

예술 :
주류 미술에서 발견된 물건을 재사용하는 전통은 민속 예술에서 오랫동안 사용된 방식이기는 했지만, 20세기 성숙기를 겪으며 더욱 발전했다. 예를 들어 아미쉬 퀼트는 인양된 천을 재사용한 것이다. 로스앤젤레스에 있는 사이먼 로디아의 와츠 타워(1921–1954)는 고철, 도자기, 깨진 유리의 거대한 재활용의 대표적 예이며, 이는 와츠 스카이라인에서 30미터가 넘는 가장 높은 17개의 구조물로 구성되어 있다.

​음악 :
파라과이의 카테우라 재활용 오케스트라가 업사이클링이 음악에 적용된 대표적 사례이다. 오케스트라의 악기는 아순콘의 매립지에서 가져온 재료로 만들어졌으며, 아순콘의 이름은 이 지역의 카테우라 라군(Cateura lagoon)에서 유래했다. 이것에 관한 실제 이야기가 영화 Landfill Harmonic에서 표현되었다.

​산업 :
플라스틱 및 전자 제조와 같은 많은 산업 공정은 유한한 자원의 소비에 의존한다. 폐기물은 환경에 악영향을 미칠 수 있으며 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 맥락에서 새활용은 폐기물 또는 부산물에서 더 높은 가치를 지닌 제품을 만들어 폐기물과 자원 소비를 줄이기 위해 사용 가능한 미래 기술의 사용을 설명한다. 소비자 가전에서 중고 제품의 재 제조 또는 리퍼브 프로세스는 새로운 제조에 비해 에너지 및 재료 소비가 감소하기 때문에 업 사이클링으로 볼 수 있다. 재생산된 제품은 폐기하거나 재활용하는 것보다 가치가 더 높다. 양조 공정에서 나오는 폐기물을 바이오가스 공정의 기판으로 사용함으로써 폐기할 필요가 없어지고 전체 양조 공정에 상당한 이익을 창출할 수 있다.

​의류 :
디자이너들은 산업 섬유 폐기물과 기존 의류를 모두 새로운 패션을 만드는 기본 재료로 사용하기 시작했다. 업사이클링은 소비 이전 또는 소비 이후 폐기물을 사용하거나 둘의 조합을 사용하는 것으로 알려져 있다. 소비 이전 폐기물은 공장에서 패턴을 도려내고 남은 원단 잔해와 같이 만들어진다. 소비 이후 폐기물은 기증받은 옷과 같이 주인에게 더 이상 유용하지 않을 때 완성된 제품을 말한다. 종종 사람들은 사고, 사용하고, 버리는 것에 만족하는 선형 경제를 실행한다. 생산되는 대부분의 섬유는 재활용이 가능하지만 미국에서만 약 85%가 토지 매각으로 귀결된다. 지속 가능한 삶을 살기 위해서는 패스트패션에 의해 장려되는 버리는 태도와는 반대되는 의복 선택이 필요하다.

새활용(upcycling)은 이것을 도와줄 수 있고 더 순환적인 경제 모델을 실행에 옮기기 때문이다. 순환 경제(Circular Economy)는 리소스를 최대한 오래 사용하면서 최대한 많은 가치를 창출한 다음, 사용이 끝나면 복원하고 용도 변경하는 것을 말한다.

​식품 :
전세계적으로 매년 수십억 파운드의 음식이 낭비된다. 사람들이 음식을 재사용하고 업사이클을 할 수 있는 방법이 있다. 한 가지 일반적인 방법은 동물들에게 먹이로 주는 것인데, 돼지와 같은 많은 동물들이 주어진 음식물을 모두 먹을 것이기 때문이다. 음식물 쓰레기는 기부될 수 있고 식당들은 고객들이 먹지 않는 모든 음식을 절약할 수 있다. 지역 농업진흥청에 문의해 음식물쓰레기를 어디서 기부해야 하는지, 얼마나 자주 얼마를 기부할 수 있는지 알아보는 것도 기부를 할 수 있다. 또 다른 형태의 업사이클링 음식은 그것을 분해해서 에너지로 사용하는 것이다. 기술자들은 음식을 압력으로 조리하여 재사용 가능한 바이오 연료로 분해한 다음 전기와 열을 생산하는 데 사용될 수 있는 잔해로 메탄을 만들 수 있는 방법을 발견했다.

​공간 :
공간 또한 새활용이 가능하다. 버려질 컨테이너를 활용해 카페나 편집숍을 만들기도 하고, 공사를 하면서 버려지는 목재나 팔레트를 활용해 인테리어 소품으로 태어나기도 한다. 물류창고를 새활용 하여 호텔로 재탄생 시키기도 하는데, 바로 서울시 중구에 있는 '스몰하우스 빅도어'이다. 이곳은 54년된 물류창고를 허물지 않고 개성을 살려 인테리어를 하여 천장은 창고 본연의 모습이 느껴지는 것이 특징이다.

​디자인 과정 :
도시에서는 매일 수 톤의 폐기물이 생산되고 있으며, 일부 교육자들, 특히 젊은이들이 시민들의 인식을 높이기 위해 노력하고 있다. 이전에 쓰레기로 국한되었던 재활용의 개념을 재정의하기 위해 젊은 디자이너들은 폐비닐 봉지로 만든 배낭과 가죽을 재사용하여 만든 지역 양탄자와 같은 제품처럼 "쓰레기"를 잠재적으로 시장성이 있는 상품으로 바꾸려고 시도했다. 2010년 홍콩의 커뮤니티 뮤지엄 프로젝트가 출판한 관련 서적 중 하나는 업사이클링 시스템 설계에 대한 최초의 실험이었다. 자재 수집, 업사이클링 설계, 지역 생산 및 공공 보급에 걸쳐, 폐기물 처리 및 에너지 절약 전략에 영향을 미칠 지속 가능한 시스템에 대한 제안을 제공한다.

​III. 주요 산업 이슈

​■ 플라스틱 사용량의 지속 증가로 인한 환경문제 심각

플라스틱, 특히 난분해성 플라스틱으로 인한 환경문제가 심각하다. 플라스틱이 완전히 분해되는데 걸리는 시간은 200~300년에서 길게는 500년까지 소요되는 것으로 추정되는데, 이는 플라스틱이 처음 생산되기 시작한 1868년부터 지금까지 생산된 모든 제품이 분해되지 않았다는 것이다. 플라스틱의 사용량은 1950년대 이후 폭증하였다. 유엔환경계획(UNEP)의 보고에 따르면 2010년에만 480~1,270만 톤의 플라스틱 쓰레기가 바다로 흘러갔다고 한다. 1997년에 발견된 북태평양 거대 쓰레기 섬은 2009년까지 두 배 가까이 커져 한반도 크기의 7배나 되며, 2017년에는 남태평양에서도 텍사스주의 1.5배 크기에 달하는 쓰레기 섬이 추가로 발견되었다. [5]

​플라스틱으로 인한 환경오염은 생태계 파괴는 물론 정화작업을 위한 자금 및 인력을 소비하여 큰 손실을 가져오기 때문에 이에 대한 처리방법이나 대체 소재가 필요하다. 21세기 들어 세계의 선진국들은 지구 온난화의 방지, 재생가능 자원의 사용 촉진을 통한 순환형 사회의 형성 등을 위해 다양한 산업적, 정책적 전략들을 수립하여 추진하고 있다. 화학제품의 생산공정방식 규제(OECD), 비환경친화제품 규제, 전기전자제품 폐기물처리규제(EU) 등 국제환경규제에 근본적으로 대응하기 위해 제품 전 과정의 친환경 제품 설계 및 청정생산 공정 기반 Green Process 전환이 시급하다. 국내에서도 화학제품인 폐플라스틱의 효율적인 자원 재활용을 위한 기술개발이 매우 중요하게 요구되고 있는 상황으로 국가적 자원 재활용 관점에서 접근해야 하는 시점이다. [5]

​■EU 동향 : 구체적인 감축 목표를 기반으로 한 자원순환 정책 수립

​2019년 5월, 유럽환경청(EEA)은 ‘유럽 내 플라스틱 폐기물 방지’에 관한 정책 보고서를 발간하였다. EU는 총 31개 EEA 국가(7개 지역 포함)의 플라스틱 폐기물 정책 173건을 분석하여 정책의 특성, 한계, 개선 방향성 등을 모색했다. 각 국가들의 플라스틱 폐기물 정책은 자발적 조치가 중심을 이루고 구체적인 감축 목표가 명확하지 않다는 평가다. 정책의 집중도를 높여야 한다. 2010년 수립한 'Europe 2020 Strategy'의 7가지 주요 안건 중에 자원의 효율화를 선정하여 저탄소 경제 및 자원·에너지의 효율적인 사용을 목표로 과제를 수행 중이다. ‘자원 효율화 로드맵을 통해 2050년까지 유럽을 지속 가능한 경제구조로 전환하는 계획을 수립하였다. [5]

​■ 미국의 정책동향 : 해양쓰레기 및 플라스틱 폐기물 저감 정책 추진

​2020년 1월 해양쓰레기 문제 해결을 위한 「SOS 2.0 법안」이 상원을 통과하였다. 법안의 주요 내용은 해양쓰레기 문제 해결을 위한 재단 설립 및 기금 신설, 해양쓰레기 처리를 위한 인프라 시설 지원, 국제적 협력과 대응 강화 등이다. 특히 해양쓰레기 문제에 있어서의 국제적 리더십을 강화하고자 하는 모습이 눈길을 끌고 있다. 이와 연계하여 UN 환경회의는 제4차 결의안(2019. 03)에서 해양 플라스틱 쓰레기 발생의 근원적 해결을 위해 회원국들에게 일회용 플라스틱 사용을 제한하고, 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경적 소재를 개발하는 방안 마련 등을 촉구하였다. 각 주별 플라스틱 폐기물 저감 정책은 식품판매점에서 플라스틱 봉투 제공 금지 및 식당에서 플라스틱 빨대 사용 금지(캘리포니아), 플라스틱 봉투 사용 금지(하와이), 식당에서 빨대, 포트, 접시 등의 플라스틱 사용 금지 및 위반할 때 벌금부과(시애틀), 플라스틱 봉투 사용 시 벌금부과(텍사스) 등이 있다. [5]

​■ 중국의 정책동향 : 자원순환 관련 정책 및 국제적 위상 강화 중

​중국은 ‘순환경제촉진법’ 시행(2009) 및 공유경제발전지침을 발표(2017)했다. 자원순환 관련 정책을 강화하였고, ISO에 재제조 표준 관련 기술위원회를 제안(2016)하면서 국제적 위상을 강화하고 있다. 2017년 발표한 폐기물 수입금지 조치에서는 연차목표를 제시했다. 2020년까지 국내 자원순환 촉진을 향한 산업구조 검토 및 실업자 보호조치 등을 포함한 정책을 실시하는 내용이 담겨있다. 2017년, 2018년에도 수입폐기물 관리 리스트가 개정되는 등 금지 품목이 단계적으로 증가하는 모습이며, 2017년 12월에는 생활 폐플라스틱 등의 수입이 금지되, 2018년에는 7종 스크랩 등의 수입이 금지되는 등 중국의 폐플라스틱 수입량은 현저히 감소하였다. [5]

​■ 일본의 정책동향 : 순환형 사회 및 경제 수립 정책 추진 중

​일본은 2003년부터 매 5년마다 ‘순환형 사회 형성 추진 기본계획’을 수립하였다. 2018년 제4차 계획에서는 환경적·경제적·사회적 측면을 통합하는 것을 고려하여 ‘지속가능한 사회 만들기와 통합적 대응’이라는 큰 틀을 제시하였다. 일본 경제산업성은 2018년부터 ‘순환경제비전연구회’를 두어 순환경제 비전 수립을 위한 논의를 진행하였다. 이 연구회는 전문가들이 모여 전 세계적인 순환경제 추진 현황을 검토하고, 순환경제 미도입시 시나리오 예측, 순환경제가 일본 경제에서 갖는 의의 평가, 국내 산업역량 분석 및 대내외 비교·분석 등을 진행하였다. [5]

​■ 국내 정책동향 : 녹색성장 5개년 계획, 자원순환기본계획에 이은 「그린 뉴딜」 [5]

​녹색성장 5개년 계획

녹색성장위원회가 저탄소녹색성장기본법에 의하여 수립된 녹색성장관련 최상위 국가전략이다. 2019년에 발표된 3차 5개년 계획은 경제·환경의 조화와 함께 녹색성장의 ‘포용성’을 강화하고 구체적 실천계획을 중심으로 5대 정책방향(온실가스 감축, 에너지전환, 녹색기술·산업육성, 녹색국토·생활 및 국제협력) 및 20개 중점과제를 추진하는 것을 주요 내용으로 한다.

​자원순환기본계획

2018년 9월 발표된 2018~2027년도 기본계획은 태양광 폐모듈, 전기차 폐배터리 등 미래 폐기물 재활용 기반을 구축한 국가전략이다. 재활용의 고부가가치화를 위한 신규 R&D 추진, 업사이클링 활성화를 위해 지역별 업사이클 센터를 통한 판로 개척 및 사업 육성, 영세 재활용 산업에 대한 자금지원 및 판로 개척 등을 주요 골자로 한다.

​한국판 뉴딜의 양대축, 「그린뉴딜」

코로나19로 인해 최악의 경기침체와 일자리 충격 등에 직면한 상황에서 위기를 극복하고 포스트 코로나 시기 글로벌 경제를 선도하기 위해 2020년에 발표된 국가발전전략이다. 튼튼한 고용 안전망과 사람 투자를 기반으로 하여 디지털 뉴딜과 그린 뉴딜 두 개의 축으로 추진된다. 정부는 ‘탄소중립(Net-zero)' 사회를 지향점으로 그린뉴딜을 추진한다. 도시·공간 등 생활환경을 녹색으로 전환하고 저탄소·분산형 에너지를 확산하며 전환과정에서 소외받을 수 있는 계층과 영역을 보호하고, 혁신적 녹색산업 기반을 마련하여 저탄소 산업생태계를 구축하며, 2030년 온실가스 감축목표, 재생에너지 전환 계획 등을 차질 없이 이행하는 것을 골자로 한다.

IV. 핵심기술 및 개발 동향

​가. 핵심 요소기술

​■ 업사이클링 프로세스 = 전처리 공정 + 제품제작 공정

​플라스틱 업사이클링의 프로세스는 소재를 수집, 선별 및 가공하는 전처리 공정과 가공된 소재를 활용하여 제품을 생산하는 제품제작 공정으로 대별할 수 있다. 전처리 공정은 재활용 소재의 선별과 분류를 비롯하여 해체·분해·절단·재단·연마 등의 소재 가공공정 및 세척·염색·채색 등의 후가공 공정 등을 포함한다.

​플라스틱 폐기물 소재별 전처리 과정

플라스틱 업사이클링 과정 (아름다운 가게 에코파티 메아리)

​제품제작 공정에서는 전처리된 소재들을 일련의 제품화 공정을 통해 최종적으로 새로운 제품을 생산한다. 최종제품의 종류나 성질 따라 조립, 접착, 용접, 용융, 성형, 연마 등 플라스틱 소재와 관련된 다양한 공정이 적용될 수 있다. 전처리된 폐플라스틱은 중간재로서 Pellet, Flake, Ingot, 장섬유, 단섬유 등의 형태를 띠며, 압출성형, 사출성형, 압축성형 등 플라스틱 성형기술을 통해 업사이클링 제품으로 제작된다. [5]

■ 소재 : 활용소재의 범위가 확장되고 있으며 원료수급 네트워크 구축이 필수

​플라스틱 업사이클링에서 주로 활용되는 소재로는 포장재, 합성섬유 및 섬유제품, 각종 플라스틱 제품 및 부품, 기타 생활용품 등이 있으며, 소재의 종류는 지속적으로 확대되고 있는 추세이다. 또한, 플라스틱 단일 소재뿐 아니라 타 소재와의 융합 시도 역시 확대되고 있다.

플라스틱 업사이클링 관련 산업은 폐기물 수급 안정화 문제의 해결이 중요하다. 일반 제조업과는 다른 방식의 원료수급 네트워크 구축이 필요하다. 재활용 선별장, 민간재활용센터, 지역별 폐소재 물류창고, 제품화시설(디자인 공방 등) 등 간의 연계성 확보가 필요하다. 국내는 이천, 여주, 광주, 양주, 의왕, 파주 등에 소재 회수 및 소재화 시스템을 구축하고 있고 저장시설 인프라를 마련하고 있다. 한편, 소재은행이라는 새로운 형태의 사업자가 등장하여 업사이클링 소재 네트워크 관련 온·오프라인 서비스를 제공하고 있다. 온라인에서는 소재의 위치와 거래 가능 정보 DB를 제공하며, 오프라인에서는 직접적으로 판매 가능 소재의 실물을 제공한다. 또한, 공공기관, 대기업 등과의 소재 네트워크를 통해 참여자 간 상생이 가능한 B2B, B2C 체계 협업구조를 구축하고자 노력하고 있다. [5]

​■ 디자인 : 제품의 사업화 및 고부가가치화의 핵심요소

​한국업사이클디자인협회에 따르면, 플라스틱 업사이클링 산업에 적용 가능한 제품군은 매우 다양하지만 현재는 대부분 가방 또는 파우치, 액세서리 등의 패션잡화나 인테리어 상품에 집중되어 있는 실정이다. 국내 산업의 경우 업사이클링 업체가 제품의 기획부터 홍보, 가공, 판매에 이르기까지 전 과정을 담당하고 있어, 사업자·생산자 위주의 산업을 형성하고 있다. 일련의 업사이클링 과정 중 디자인은 가장 중요한 기술로, 제품의 사업화를 좌우한다고 볼 수 있다. 업사이클링 디자인을 통해 제품에 사용된 원재료가 어디로부터 기인하였고, 어떠한 과정을 거쳐 소비자에게 전해졌는지 등에 대한 스토리텔링이 가능하다. 유럽의 주요 업사이클링 업체들은 단순히 친환경 캠페인 목적의 전시품이나 예술품에 국한되지 않고, 스토리텔링과 더불어 상품성을 갖춘 생활패션 아이템을 디자인하여 고부가가치를 실현하고 있다. 북미에서는 에코 크리에이터(Eco Creater)에 의해 스토리가 있는 업사이클링 브랜드(Holstee, Ecoist 등)가 런칭되었고, 제품에 실용성과 디자인적 요소를 갖추고 기성 제품과의 경쟁에서 생존해 나가고 있다. [5]

​업사이클링 제품에 대한 디자인이 이루어지는 방식으로는 업사이클링 업체가 직접 디자인 작업을 진행하는 방법과 외부 디자이너 또는 디자인 전문업체에게 주문을 의뢰하는 방법이 있다. Levi’s(미국)는 PET병에서 폴리에스터 섬유를 뽑아내는 기술을 개발하고 기존의 면사에 섞어 청바지를 제조하는 기술을 보유하고 있으며 관련 청바지 제품을 출시하였다. Adidas(독일)에서는 몰디브 해안에서 수집한 플라스틱 그물 등 해양폐기물을 재활용하여 운동화를 제작하고 있으며, 해양환경보호단체 Parley for the Ocean과의 협업으로, 한 켤레 당 평균 11개의 플라스틱병에 달하는 양을 재활용하고 있다.

​국내의 경우 터치포굿은 폐플라스틱을 이용하여 원색 계열의 색상을 부여하여 디자인적 요소가 가미된 블록 장난감 형태의 수납함을 판매하고 있다. 폐플라스틱을 주요 소재로 활용하지 않는 업체의 경우에도 부분적으로 폐플라스틱 복합소재 적용을 통해 업사이클링 제품 디자인에 활용하고 있다. 아름다운가게의 에코파티메아리는 폐현수막으로 에코백, 각종 가방 및 패션소품 등을 디자인하였으며, 코오롱인더스트리는 FnC부문의 업사이클링 브랜드 “레코드(RE;CODE)”를 런칭하여, 폐기되는 옷을 다시 디자인하고 결합·해체함으로써 새로운 상품으로 제작하고 있다.

​■ 산학연 연계하여 5가지 핵심기술 측면의 기술혁신이 요구됨

중소기업벤처부가 발간하는 “중소기업 전략기술로드맵(2021-2023)”에 따르면 산업·시장 분석, 기술·특허분석, 전문가 의견, 타부처로드맵, 중소기업 기술수요 등을 바탕으로 기술개발의 시급성, 파급성, 중요성 및 중소기업 적합성 등을 감안하여 도출된 폐플라스틱 재활용 공정기술 분야에 대한 핵심기술은 ①폐플라스틱 열분해 공정, ②촉매를 이용한 폐플라스틱 분해기술, ③특수 기능성 화학소재 제조기술, ④혼합 산성폐기물의 분리 및 회수 공정 및 ⑤고온용 접착제 제조기술로 도출된다.

​참여기업은 경쟁환경분석(SWOT)을 통해 국내 플라스틱 업사이클링 산업의 경쟁 환경을 종합적으로 분석하고, 중국 수출물량 증대, 중국산과의 가격경쟁 회피, 부가가치 향상을 위한 제품 고급화 등의 전략들을 추진할 필요가 있다. 최근 대규모로 발생되는 플라스틱 폐기물은 사회적, 환경적 처리비용의 증가를 야기하고 있으며, 아울러 폐플라스틱의 재활용과 재이용을 위한 혁신적인 기술개발이 필요한 상황이다. 산·학·연 연계 및 테스트베드 확보를 통해 기술개발과 더불어 국내시장을 개척하고 세계시장을 선점하는 전략이 필요하다. 중소기업 전략기술로드맵은 최종적으로 기술/시장 니즈, 연차별 개발계획, 최종목표 등을 제시함으로써 중소기업의 기술개발 방향성을 다음과 같이 제안하고 있다.

나. 발전 방향 및 개발 트렌드 [5]

​■ 발전방향 ① 중소기업 중심 산업

플라스틱 업사이클링은 최근 플라스틱 폐기물에 기인한 각종 환경문제와 사회적·국가적 이슈로 인하여 자원순환의 관점에서 높은 시대적 요구를 형성하고 있다. 각종 업사이클링에 종사하는 국내 기업의 대부분은 연매출 5천만 원 미만, 기업주 연령 20~30대, 종사자 수 1인 또는 2인 기업이며, 스타트업의 형태를 갖춘 경우가 일반적이다. 플라스틱 업사이클링 산업은 창의적인 아이디어를 갖춘 스타트업들의 시장 진입이 용이하며, 기존의 재활용 산업과는 달리 B2C 방식의 판매구조 중심이므로 고부가가치 제품군의 기획을 통해 재활용 산업 전반에서 경쟁력을 확보할 수 있다. 국내 업사이클링 산업은 소량생산, 수작업 위주의 공정 등이 주를 이루고 있기 때문에, 제품의 희소성, 심미적 가치 추구, 환경보전 기여 등 고부가가치로의 인식 전환이 필요하다. 플라스틱 업사이클링 사업에 참여하는 업체의 수가 증가하고 있는 추세이나 전체 산업규모는 여전히 미미하고 영세하며, 대표 브랜드 형성이 미흡한 실정이다.

​■ 발전방향 ② 실용적인 지원체계 요구

​플라스틱 업사이클링 산업을 활성화시키기 위해서는 소규모 업사이클링 스타트업에 대한 지원체계와 육성 정책의 수립이 필요하나, 사회적 효과 측면의 수혜적 형태의 지원보다는 사업적 평가와 판단을 통한 보다 실질적인 지원체계가 요구된다. 플라스틱 업사이클링의 후방산업은 폐기물 수집, 처리 등과 관련 산업에 해당하기 때문에 정부의 체계적인 지원 역량과 장기적인 정책 수립이 필요하다. 한편 업사이클링 산업과 그 밸류체인은 폐기물관리법 등에 따른 인허가 문제가 산업 성장의 한계로 작용할 우려가 존재한다.

​■ 발전방향 ③ 다채로운 소재기술 개발

​최근 주목받고 있는 플라스틱 업사이클링 소재 기술로는 탄소 폐기물 사업화 기술과 도로포장용 폐플라스틱 섬유 제조기술 등이 있으며, 다양한 산업분야 적용과 기술 융복합 등이 이루어지고 있다. 탄소 폐기물 사업화 기술은 폴리에틸렌이 포함된 폐플라스틱을 분리·추출해 안정·탄화 공정을 통해 탄소 소재를 생산하는 방법으로, 폴리에틸렌 파우더 제조기술과 탄소소재 전환기술 등이 적용된다.

한국건설기술연구원에서는 폐플라스틱에서 도로포장용 섬유를 뽑아내어 아스팔트 포장에 섞어, 일반 도로포장에 비해 수명이 길고 내구성이 강한 친환경 포장재를 개발하였다. 이는 수입산 섬유 동일 중량대비 1/6 수준의 가격으로서 가격경쟁력 또한 매우 우수한 것으로 평가받고 있다.

​한편, IBM(미국)에서는 전통적인 폐플라스틱 재활용 과정과 달리 가치하락 없이 순수한 플라스틱을 획득할 수 있는 기술을 개발하였다. 이는 면-폴리에스터 혼합 티셔츠를 압력 반응기에 넣고 촉매제를 사용하여 원유에서 만들어진 플라스틱 원료로 분해시킬 수 있는 기술이다. 최근에 는 반복 실험 과정에서 다수의 시행착오가 발생되고 제품제작 과정에서 다량의 스크랩이 발생되는 3D 프린팅 산업 분야에서, 실패하거나 버려지는 분량을 파쇄하여 펠릿이나 필라멘트의 형태로 가공하여 다시 사용하는 기술이 개발되었다. 한편, 네덜란드에서는 기존 플라스틱 폐기물을 파쇄하여 3D 프린팅용 필라멘트로 만들어주는 서비스도 등장하였다.

​■ 발전방향 ④ 지역별·소재별 산업 네트워크 구축

​플라스틱 업사이클링 산업은 폐기물을 주요 원재료로 하기 때문에 재활용센터, 소재 물류 창고 등 관련 시설 간 연계시스템을 구축하여 소재 정보 교환, 아이디어 공유, 유해성 검사 등의 과정이 유기적으로 수행됨으로써 효율적인 운영이 가능하도록 하는 것이 필요하다. 민간차원에서는 소재은행 등의 관련 기업의 설립으로 시장 진출이 가능하며 지역별, 소재별 산업 네트워크 형성이 요구된다.

​■ 폐플라스틱 리사이클링 기술 : 물리적·화학적·열적 리사이클링

​논문「폐플라스틱 리사이클링의 현주소 및 향후 방향(조명주·조봉규, 유용자원재활용기술개발사업단)」(2020)에 의하면, 폐플라스틱을 리사이클링 하는 방법은 크게 화학적 리사이클링(Chemical recycling)과 물리적 리사이클링(Material recycling) 및 열적 리사이클링(Pyrolysis recycling)으로 나눌 수 있다.

​폐플라스틱의 자원화를 위해서는 발생된 폐플라스틱을 종류별로 분리 선별하는 것이 매우 중요한데, 선별된 폐플라스틱은 물리적 분쇄 및 고형화를 통해 리사이클링 소재로서 활용될 수 있다. 이물질이 다량 함유된 폐플라스틱의 경우에는 물리적으로 리사이클링하기 어렵거나, 리사이클링 제품의 품질이 저하되기 때문에 화학적 리사이클링을 통해 화학원료 물질을 회수하여 순환활용할 수 있다. 물리적 또는 화학적 리사이클링이 어려운 경우 열적 리사이클링을 통해 연료 또는 에너지원으로 활용하거나 열분해에 의한 유화화 및 가스화 방식으로 활용될 수 있다. 가장 경제성이 높은 방식은 재질별 분리선별이 제대로 이뤄진 경우 물리적으로 리사이클링 하는 것인데, 폐플라스틱을 종류별로 적절히 선별하였다 하더라도 일정한 경우엔 물리적 리사이클링이 용이하지 않아 화학적 리사이클링이 더 유효한 경우도 있다.

​물리적 리사이클링의 대표적인 예로는 PET(polyethylene terephthalate)병의 리사이클링이다. 수거된 PET병을 작은 조각으로 분쇄하여 흙이나 이물질을 제거하고 세척함으로써 플레이크(flake)를 만든 뒤에 이를 이용해 섬유용 원사, 재생 섬유, PET 시트나 필름 등의 원료로 다시 사용하는 것이다. 다만 PET에 착색이 되어 있으면 물리적 리사이클링에 어려움이 있어 이 경우에는 화학적 리사이클링으로 원료화 하는 기술이 적용되기도 한다.

​열적 리사이클링의 대표적인 기술은 열유화 기술이다. 세계적인 화학 기업 중 하나인 BASF에서는 폐플라스틱을 열화학적으로 처리하여 합성가스나 오일과 같은 원료를 추출함으로써 기존 화학원료를 대체하는 공정을 개발하여 시현 중이다. 이러한 공정을 켐사이클링(chem-cycling)이라고 하며, 제조된 재활용 원료로 식품포장재 등을 생산하고 있다.

​■ 폐플라스틱 재질별 분리선별 기술 연구 동향

​폐플라스틱의 재질별 분리선별은 리사이클링의 첫 단추로서 가장 중요한 영향을 미치는 요소기술이기 때문에 지속적인 연구개발이 필요하다. 종래의 폐플라스틱 리사이클링은 재질별로 선별된 경우에 한해서 물리적 리사이클링을 위주로 이루어져 왔으며, 재질별 선별이 어려운 혼합 폐플라스틱의 경우에는 저부가가치의 제품으로 리사이클링 되어 왔다. 따라서 혼합 또는 복합 폐플라스틱에 적합한 분리선별 기술의 고도화를 통해 고부가가치의 제품으로 리사이클링할 수 있는 연구가 필요하다.

​폐플라스틱을 분리선별하기 위해서는 비중선별, 정전선별, 레이저선별, 색상선별 등 이미 개발된 다양한 선별기술들이 사용될 수 있다. 어느 한 기술만으로 폐플라스틱을 완벽히 선별하기는 어려우므로 다양한 선별기술이 복합적으로 적용되어야만 고순도의 선별이 이뤄질 수 있다. 또한, 가전, 자동차 등 복합소재로 구성된 제품이 함께 배출되는 경우 금속, 세라믹, 플라스틱 등을 함께 리사이클링 할 수 있는 복합시스템화도 필요하다. 이 경우 분리, 파쇄, 선별, 회수, 재자원화 등의 순서와 단위 공정별 기술이 어떻게 조합되어 시스템화 하는 것이 경제적이며 효율적인지에 대한 기술적 근거와 실증자료가 뒷받침되어야 한다. 폐플라스틱의 경우 파쇄되는 과정에서 다른 금속이나 이물질이 섞여 분리선별이 어려워지는 경우가 많아, 파쇄 전 가능한 최적의 선별기술을 통해 동일한 재질로 분리하는 것이 매우 중요하다.

​폐플라스틱 리사이클링의 가장 중요한 핵심기술 중의 하나는 수거와 분리선별이다. 일반적으로 수거된 폐플라스틱은 종류별 비중 차이를 이용하여 주로 물을 통해 분리선별하게 된다. 이러한 비중선별을 통해 비교적 가벼운 플라스틱인 PE, PP, PS류와 상대적으로 더 무거운 PET, PVC, ABS류로 선별할 수 있다. 그 외 다양한 분리선별 기술로 고순도의 플라스틱이 선별될 경우 보다 용이한 방식인 물리적 재활용을 통해 리사이클링 할 수 있다.

​

[참고자료]

1. 새활용, 위키백과

2. 아름다운 가게 웹사이트 "업사이클링"

3. 가방으로 변신한 제주삼다수, 매일경제 2020.06.05.

4. 업사이클링으로 ‘버려진 것’들의 무한한 변신! 식자재부터 패션, 생활용품, 현수막까지!, GS칼텍스 미디어허브

5. <플라스틱 업사이클링 - 환경보호와 자원순환을 위한 산업과 문화의 융복합>, (2021.07), NICE 평가정보

6. 플라스틱 버리지 마세요! 업사이클링하세요, 한화솔루션 케미칼부문 블로그