플라스틱 제품의 탄소원 흐름분석
플라스틱 제품의 탄소원 및 흐름 분석 (Figure 3 상세 분석)
출처:
Figure 3: Possible carbon sources and flows using plastic products as an example. Paths involving the use of CO₂ (CCU) are marked in pink. Source: authors’ own work.
1. 개요
이 그림은 플라스틱 제품의 생애 주기(Life Cycle) 를 중심으로 탄소의 원천과 흐름을 분석한 것이다. 탄소는 비화석(non-fossil) 탄소원, 화석/광물(fossil/mineral) 탄소원, 그리고 탄소 순환(carbon recirculation) 과정을 통해 플라스틱 제품과 에너지원으로 사용된다.
특히, 탄소 포집 및 활용(CCU, Carbon Capture and Utilization) 경로는 핑크색으로 표시되며, 이는 탄소를 포집하여 자원으로 활용하는 기술을 강조한다. 또한 기계적/화학적 재활용, 에너지 전환 등의 다양한 탄소 흐름이 포함되어 있다.
2. 탄소 원천 및 활용 경로
(1) 비화석 탄소원 (Non-Fossil Carbon Sources)
비화석 탄소원은 화석 연료 기반 원료를 대체할 수 있는 지속가능한 탄소 공급원이다.
① 대기 중 이산화탄소 (Atmospheric CO₂)
• 대기로부터 직접 탄소를 포집하는 직접 공기 포집 및 활용(DACCU, Direct Air Carbon Capture and Utilization) 기술을 사용하여 활용 가능.
• 포집된 이산화탄소는 플라스틱 원료(Use as Material) 로 변환될 수 있음.
② 바이오매스 (Biomass)
• 바이오매스 연료는 자연적으로 탄소를 포함하는 유기 물질에서 추출됨.
• 에너지원(Use as Energy) 으로 활용되며, 연소 후 생물기원 CO₂(Biogenic CO₂) 를 방출함.
• 바이오매스를 원료로 활용하는 경우 화석 연료 대체 가능.
(2) 화석/광물 탄소원 (Fossil / Mineral Carbon Sources)
화석 연료 기반 탄소원은 기존 플라스틱 산업에서 주로 사용되는 원료이다.
① 화석 및 광물 CO₂ (Fossil / Mineral CO₂)
• 화석 연료 연소 과정에서 배출되는 이산화탄소를 탄소 포집 및 활용(CCU) 을 통해 재사용할 수 있음.
• 활용 방법:
• 재료(Use as Material) 로 전환하여 플라스틱 생산에 활용.
• 에너지원(Use as Energy) 으로 활용하여 공정 에너지를 공급.
② 화석/광물 원료 (Fossil / Mineral Raw Materials)
• 기존 플라스틱 제품의 주요 원료.
• 직접 플라스틱 생산(Plastics) 에 사용됨.
3. 플라스틱 제품의 생애 주기 (Life Cycle of Plastic Products)
플라스틱 제품은 다음과 같은 단계를 거치면서 순환함:
1. 원재료(Raw Materials) → 플라스틱(Plastics) → 소비재(Consumer Products) → 폐기물(Waste)
2. 폐기물은 재활용(Mechanical / Chemical Recycling) 되거나 에너지원(Use as Energy) 으로 사용됨.
4. 탄소 순환 (Carbon Recirculation)
탄소가 재활용되어 다시 원료나 에너지원으로 사용되는 과정.
(1) 탄소 포집 및 활용 (CCU, Carbon Capture and Utilization)
• 핑크색 경로로 표시됨.
• 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 플라스틱 원료나 에너지원으로 재사용.
• CCU를 통해 탄소 배출을 줄이고, 기존 탄소원을 대체 가능.
(2) 탄소 포집 및 저장 (CCS, Carbon Capture and Storage)
• 일부 탄소는 포집되어 영구 저장되거나 대기 중으로 방출될 수도 있음.
5. 폐기물 처리 및 재활용 경로
(1) 기계적 재활용 (Mechanical Recycling)
• 물리적으로 플라스틱을 분쇄, 세척, 재가공하여 새로운 플라스틱 제품을 만듦.
• 품질 저하 문제로 한정된 횟수만 재활용 가능.
(2) 화학적 재활용 (Chemical Recycling)
• 플라스틱을 화학적으로 분해하여 원래의 화학 원료로 변환.
• 품질 저하 없이 반복 사용 가능.
(3) 에너지원으로 사용 (Use as Energy)
• 플라스틱 폐기물을 연소하여 에너지를 생산하는 방식.
• 이 과정에서 CO₂ 배출이 발생하므로 지속가능한 대안으로 한계가 있음.
6. 탄소 흐름 및 주요 경로 요약
• 핑크색 선(CCU Pathways): 이산화탄소를 포집하여 원료로 재사용하는 과정.
• 검은색 선(Other Carbon Flows): 일반적인 탄소 흐름을 나타냄.
• 회색 선(Other Carbon Sources for the Chemical Industry): 화학 산업에서 활용되는 기타 탄소원.
7. 결론 및 시사점
• 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술을 적극 도입하면 기존 화석 연료 기반 탄소원을 대체 가능.
• 기계적/화학적 재활용 활성화는 플라스틱 폐기물을 줄이고 지속 가능한 탄소 순환을 촉진.
• 비화석 탄소원(Atmospheric CO₂, Biomass) 활용 확대가 필요.
• 화석 연료 기반 플라스틱 생산을 줄이고, 지속 가능한 원료를 개발하는 것이 중요함.
✅ 핵심 내용:
📌 오늘날 전 세계적으로 화학 물질 및 폴리머에 함유된 탄소의 85%는 화석 원료에서 비롯된 반면, 바이오매스와 재활용은 각각 10%와 5%에 불과하다.
📌 CO2를 사용할 때 탄소 발자국은 CO2가 화석/광물 공급원에서 파생되는지, 바이오매스에서 파생되는지, 대기에서 파생되는지에 따라 달라집니다.
📌 기후 중립 탄소원은 식물에 의해 광합성되어 바이오매스로 전환되거나 직접 공기 탄소 포집(DACC) 기술을 통해 얻은 대기 중 CO₂를 기반으로 합니다.
📌 CCU의 증가를 복잡하게 하거나 추가적으로 장려할 수 있는 여러 가지 규제 측면이 있습니다: CCU에 영향을 미치는 많은 규정(예: EU-ETS, EU-ETS 2, RED II, 탄소 제거를 위한 연합 인증 프레임워크)을 감안할 때 법률의 일관성 부족.
📌 현재 EU-ETS, 계획된 EU-ETS 2, RED II에 따른 RFNBO 및 재활용 탄소 연료(RCF)에 대한 요구 사항을 포함하여 부문 및 제품별 규정이 패치워크로 구성되어 있습니다. 이로 인해 탄소 발자국을 규제하는 방법에 불일치가 발생하는 경우가 있습니다.
📌 탄소 발자국을 계산할 때 중요한 측면은 저장 기간입니다. EU 프레임워크는 여기에서 두 가지 접근 방식을 취합니다.
▪️ CRCF 규정은 35년의 저장 기간을 명시하고 있으며, 이 기간 동안 바이오제닉 또는 대기 중 CO2가 제품 내에 저장되어 있으면 음의 배출로 인증될 수 있습니다.
▪️ EU-ETS에 따라 CO2는 "최소 몇 세기 동안" 바인딩되어야 합니다. 규정에 따르면 건설 제품에 사용되는 미네랄 탄산염 만이 조건을 충족합니다.
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Figure 3: Possible carbon sources and flows using plastic products as an example. Paths involving the use of CO₂ (CCU) are marked in pink. Source: authors’ own work.
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