[PCR] 실험실을 넘어 세상으로! LG화학이 만드는 99.9% PC 플라스틱 재활용 기술

플라스틱은 우리 생활 곳곳에 쓰이는 필수 소재입니다. 그중 폴리카보네이트(PC)는 열에 강하고 깨지지 않으며 투명하다는 특징 덕분에 TV, 노트북, 자동차 헤드램프, 정수기 물통 등 다양한 제품에 널리 사용되고 있습니다.

최근 유럽연합(EU)은 ‘ELVR(End-of-Life Vehicle Regulation)’이라는 새로운 규제를 발표했습니다. 이 규제에 따르면 앞으로 자동차에 사용되는 플라스틱의 25%를 재생 플라스틱으로 사용해야 하며, 그중 20%는 반드시 실제 폐차에서 회수된 플라스틱이어야 합니다.

이 기준은 재생 플라스틱의 사용 비율과 범위를 명확히 제시했다는 점에서 의미가 있습니다. 특히 폐차에서 나온 플라스틱을 직접 활용하도록 규정함에 따라, 재생 플라스틱의 수요가 빠르게 늘어날 것으로 예상됩니다.

문제는 기존 재활용 방식만으로는 이러한 요구를 충족하기 어렵다는 점입니다. 폐플라스틱을 잘게 분쇄해 재사용하는 방식인 기계적 재활용은 오염이 적고 품질이 균일한 소재에만 활용할 수 있습니다. 하지만 실제 폐차 현장에서 발생하는 플라스틱은 소재가 섞여 있거나 오염된 경우가 많아, 적용에 한계가 있습니다.

이런 이유로 기존 방식과는 다른 접근이 필요해졌고, LG화학은 보다 근본적인 해법을 찾기 시작했습니다. 그 결과, PC의 화학적 재활용 기술 개발에 도전하게 됐습니다.

플라스틱을 다시 ‘구슬’로 되돌리는 기술

플라스틱 구조는 흔히 ‘구슬로 만든 목걸이’에 비유됩니다. 목걸이는 수많은 구슬이 실로 이어져 만들어지는데, 여기서 구슬이 플라스틱의 기본 단위(단량체)이고, 목걸이가 완성된 플라스틱(고분자)입니다.

화학적 재활용은 이 오래된 목걸이를 완전히 풀어서 구슬 하나하나로 되돌리는 기술입니다. 다시 말해, 버려진 플라스틱을 원래의 깨끗한 원료 상태로 되돌리는 것이죠.

PC의 경우 ‘구슬’에 해당하는 단위는 BPA(Bisphenol-A)입니다. 분자 간 결합을 분해하고, 소재를 원료 단계까지 되돌리는 것을 ‘해중합’이라고 하는데요, LG화학은 알코올을 활용한 해중합 기술을 통해 버려진 PC를 다시 BPA 상태로 복원하고 이를 새 제품 수준의 고품질 PC로 재탄생시키는 기술을 개발했습니다.

이 과정을 통해 나온 재생 BPA는 기존 BPA와 같은 99.9% 이상의 순도를 확보할 수 있어, 재생 BPA로 만든 재생 PC 역시 고품질을 유지할 수 있습니다.

난제를 넘어 성과로 이어진 기술 경쟁력

LG화학의 기술 개발은 작은 단계에서 시작해 점차 큰 규모로 확장했습니다. “어떤 온도에서 잘 분해될까?”, “어떤 촉매가 효과적일까?”와 같은 기본 데이터들을 토대로, 실험실의 작은 반응기 장비에서 버려진 PC를 BPA로 분해하는 기초 실험부터 시작했습니다. 대전 기술원의 랩(Lab) 설비를 이용한 실험을 거쳐 실제 양산 공정을 모사한 미니 파일럿(Mini-Pilot) 스케일까지 규모를 확장하며 공정 안정성을 검증했습니다.

반응기의 크기가 커질수록 제어해야 할 요소도 많아지는데요. 작은 실험 장비에서는 쉽게 맞춰지던 온도나 압력도 더 큰 장비에서는 복잡해지고 정확한 제어가 필요합니다. 새로운 대형 설비가 도입되면서 그 특성에 맞는 최적의 조건을 새로 찾아야 했습니다.

이 과정은 쉽지 않았지만, 팀원들의 끊임없는 실험과 토론을 통해 하나씩 해결했고, 마침내 99.9% 이상 고순도 재생BPA 회수와 상업화 기반의 공정 테스트까지 성공적으로 마칠 수 있었습니다.

LG화학은 해당 기술을 바탕으로 30건 이상의 특허를 출원하며 탄탄한 기술 경쟁력을 확보했습니다. 또한, 지난 10년 동안 기계적 재활용 분야에서 쌓아온 경험과, 수많은 업체와의 끈끈한 협력을 통해, 버려진 PC를 안정적으로 수급할 수 있는 공급망까지 탄탄하게 구축했습니다.

글로벌 고객이 요구하는 변화의 흐름

현재 LG화학은 상업화를 위한 파일럿 설비 건설의 설계 단계(Basic Engineering)에 들어섰습니다. 이 단계에서 파일럿 설비에서의 고품질 재생 BPA(Recycled BPA)를 안정적으로 확보하고, 재생 PC(Recycled PC)의 품질을 일관되게 유지하며, 경제성과 효율을 갖춘 상업화 수준의 공정을 검증하는 것을 목표로 하고 있습니다.

글로벌 기업들은 빠르게 변하는 시장 흐름과 규제에 발맞춰 재활용 소재 활용을 확대하고 있습니다. 자동차 업계는 유럽의 규제에 대응하기 위해 재활용 소재 도입을 서두르고 있으며, IT 기업들은 제품 내 재생 플라스틱 사용 비중을 늘리고 있습니다. 식품 접촉 규정으로 인해 기계적 재활용 소재 적용에 한계가 있는 제약·헬스케어 업계도 화학적 재활용 소재에 대한 관심이 높습니다.

PC 화학적 재활용 기술은 이러한 시장과 고객의 요구를 충족시키는 핵심 기술입니다. 버려진 PC를 다시 새로운 수준의 PC로 활용할 수 있게 하고, 재활용이 어려웠던 원료까지 적용 범위를 넓혀 보다 유연한 자원 활용이 가능하도록 만들었기 때문입니다. 이는 단순한 재활용을 넘어, 소재 품질과 공급 안정성 확보를 함께 고려한 접근입니다.

글로벌 규제가 점차 강화되는 환경 속에서 LG화학의 기술은 재생 소재의 활용 가능성을 높이고 산업 전반의 요구에 보다 현실적으로 대응할 수 있는 기반이 되고 있습니다. LG화학은 PC 화학적 재활용 기술을 기반으로, 향후 각종 산업 구조 변화에 대응할 수 있는 소재 개발을 지속적으로 이어 나갈 것입니다.

PC 제품 더 자세히 보기 👉 https://www.lgchem.com/product-detail/pc

※본 콘텐츠에 사용된 일부 이미지는 AI로 제작되었음을 알려드립니다