국내에서 생산되는 완성차(6개 제조사)의 생산량은 23년 기준 약 424만여대 수준이며, 국내 대표적인 완성차 브랜드인 현대·기아자동차의 유럽 수출 물량의 경우에는 약 60만대(유럽 현지 생산량 고려시 판매량 약 110만대)로 국내 자동차 수출관점에서 북미 다음으로 중요도를 갖는 시장이다. 이러한 유럽 시장의 환경과 관련된 중요한 규제 움직임과 이와 관련된 현황을 소개하고자 한다.​

환경규제 현황

유럽을 중심으로 한 환경규제 강화 움직임은 일상 생활에서 사용되는 플라스틱 포장지 등의 재활용 강화 규정에서부터 시작되어 2023년 7월 13일에는 자동차 산업에서의 탄소감축을 위한 “차량순환성 및 폐차관리규정(이하 新ELV)” 초안을 제시하는 단계까지 이르렀다. 

이 규정은 기존의 ELV 규정과 자동차 재활용성 형식 승인지침을 폐지하고 이를 규정으로 승격시켜 일원화 한 것으로 자동차의 차량순환성 방안을 보다 구체화한 내용이다. 일반적으로 알려진 자동차와 관련된 유럽의 환경규제는 2021년 발표된 EU의 탄소감축 입법안과 같이 탄소배출을 2030년까지 1990년 대비 55% 감축하는 것을 목표로 하여, 승용차 기준 탄소배출을 55% 이상 줄이고, 2035년 이후부터는 탄소 배출량이 없는 신차만이 시장에 출시가 가능한 법안을 들 수 있는데, 이러한 법안으로 자동차 산업에서는 탄소배출을 줄이기 위한 전기차 및 수소차와 같은 친환경 차량의 보급 확대를 추진하고 있으며, 친환경 동력원 이외에도 주행거리 확대를 위한 경량 소재 등에 대한 많은 연구가 진행되어 관련된 내용이 널리 인지되고 있다. 하지만, 자동차에 사용되는 소재의 생산 및 폐기 과정에서 발생되는 탄소배출을 

최소화하기 위한 규제와 방안은 상대적으로 덜 알려져 있다. 이번에 소개된 新ELV은 규정은 EU 자동차 시장에서 신차 생산시 자원 순환을 최대한 촉진 하기 위한 법안의 초안으로, 자동차 산업에서는 물질재활용, 자동차 해체의 용이성 향상 등 향후 규정을 준수하기 위한 다양한 방안들이 준비해야 할 것으로 예상된다. 

사실 EU 에서는 2000년 자동차 재활용과 관련된 폐차 지침 ELV)를 이미 발효하였으며, 실제 재활용률을 이론적으로 계산하기 위하여 앞서 언급한 자동차 재활용성 형식 승인 지침[자동차 재활용성 형식 승인 지침(RRR)]을 마련하였고, 이 두 지침을 통해 자동차에 대한 회수 시스템을 구축한 후 폐차와 자동차 폐부품의 재사용 및 재활용 의무를 부과하여 일종의 수입장벽 역할과 환경보호를 할 수 있는 방안을 이미 운영하고 있는 상황이다.

​新 ELV 주요 내용 소개

新 ELV는 탄소감축 의무가 있는 타 산업과 마찬가지로 신순환경제액션플랜 이행방안을 채택하여 차량 순환성을 높이기 위하여 차량용 부품 설계부터 재사용, 재활용을 높이는 것과 재생소재 사용을 촉진하기 위해 순환성을 높이는 설계를 강제화 하고 있다. 이를 통해 폐차되는 차량이 순환자원으로 관리 될 수 있도록 하여, 신차 제조시 재활용 소재가 더 많이 활용되고, 관련된 밸류체인 구축을 촉진하도록 설계 되어 있다. 이와 관련된 주요 내용은 다음과 같다.

●순환설계 : 新 ELV 규제 발효이후 6년 후부터는 신차 설계 시 재사용 및 재활용률을 최소 85%로, 재사용 및 재생 가능율을 95%로 향상하도록 명시하고 있으며, 이를 위해 재활용 가치가 높은 배터리, 모터, 엔진, 기어박스 등 주요부품의 해체가 용이한 설계를 의무화 한다. 

●재활용 소재 : 관련 규정은 물질별 재생원료의 이용율을 제안하여, 순환자원의 사용을 독려하고 있으며, 특히 주목해야 할 점은 신차 생산시 PCR(Post Consumer Recycle) 소재의 사용을 최소 25%로 의무화 하고 있으며, 이중 25%는 반드시 폐차에서 발생하는 플라스틱을 사용하도록 규정하고 있다. 따라서 자동차 한 대에 사용되는 플라스틱의 무게를 약 250kg 정도로 본다면, 62.5kg의 재활용 플라스틱이 필요하고 약 15.6kg 정도는 폐차 유례 플라스틱이 필요하다는 계산이 나온다​.

●폐차 : 新 ELV 발효이후 5년 후부터는 회원국의 폐차 재활용 업자는 폐차에 포함된 플라스틱 총 중량을 25%에서 30%로 늘려 재활용 하여야 하며, 이를 위해 회원국은 폐차처리를 위한 공인처리 시설을 지정하고, 해당 시설은 차량 등록 및 말소 과정을 증명하고 관리해야 한다고 명시되어 있다. 이와 연결하여 EU는 차량을 제조하는 생산자에게 폐차단계에서 발생하는 비용을 분담(EPR)하도록 하고, EU역내 폐차 수거 시스템을 구축하도록 하였다. 생산자는 재활용 의무를 개별적으로 이행하거나 승인된 책임기관에 재정적 기여금을 통해 위탁할 수 있으며, 제조기업의 책임은 ① 폐차처리 비용이 중고부품 및 재활용된 2차 원자재비용 등 폐기물 관리사업자의 수입으로 충당되지 않을 경우 관련 수거 비용, ② 폐차 수거 인식 개선을 위한 캠페인 비용, ③ 통지 시스템 구축 비용, ④ 데이터 수집 및 관할 당국 보고에 소

용되는 비용을 포함하고 있다. 

EU외 국가 외 순환경제 관련 제도 소개

EU의 강화된 규정까지는 아니지만, 전 세계 주요국가에서도 순환경제를 위한 다양한 제도들이 아래와 같이 발효되고 있다. 아직은 자동차와 관련된 구체적인 내용은 보고되지 않았지만, 향후 유럽을 시작으로 환경규제가 안착될 경우 이러한 제도는 확대 적용될 수 있을 것으로 보인다.

●미국 : 재활용 시스템 발전을 위한 국가프레임워크(2019년) 수립 이후 캘리포니아 주를 중심으로 워싱턴 주, 오레곤 주, 뉴저지 주에서 플라스틱 내 재생원료 함유량을 규정 하였으며, 이는 2차 원료 시장 강화를 목표로, 제조사가 디자인 단계부터 재생원료 활용을 고려하도록 시장 활성화, 기술 및 재료 기반의 인센티브 정책, 민관 협력을 강화하는 것을 목표로 하고 있다. 캘리포니아 주에서는 미국내 최초로 재활용 플라스틱 음료용기 내 최소 재생원료에 관한 법안(AB-793)을 발의 하여, PCR에 대해 15%(2022년~) 25%(2025년~), 50%(2030년~) 이상 의무 규정하고 있다.

●캐나다 : 일회용 플라스틱 관리 강화 로드맵(2022년) 모든 플라스틱 포장제품에 대해 30%(2025년) 재생원료 의무 사용. 모든 플라스틱 제품에 대해 50%(2030년) 재생원료 의무 사용 규제하고 있다.

●일본 : 플라스틱에 관한 자원순환의 촉진 등에 관한 법률을 통하여 플라스틱의 재자원화를 위한 플라스틱 환경배려설계 지침이 제정되고 이는 환경 영향을 최소화 하는 설계 방안, 구조, 재료, LCA 정보 제공 등에 관한 지침. 특히 재료 선택시 재생 플라스틱의 사용을 요구하는 제도이다. 

●중국 : “고형폐기물 오염방지법” 시행(2020년 9월) 이후 플라스틱 폐기물 방지를 위한 후속 조치 및 관련 표준을 재정하여, 재활용과 재생이 용이한 플라스틱을 설계 및 생산하기 위한 표준을 확보하였다. 

●한국 : 국내의 경우에는 생산자 책임 재활용제도를 통하여, 타국가와 마찬가지로 제품, 포장재의 제조 및 유통업자에게 관련된 재활용 의무를 부여하여 미이행시 관련비용 이상의 부과금을 부여하는 제도를 운영하고 있으며, 추가적으로 순환경제 수립을 위한 다양한 제도가 검토 중에 있다.

재활용 단계

용도를 다한 폐플라스틱은 매립, 소각 또는 분리수거를 통해 폐기 처리 단계를 거치며, 이때 화학적 재활용(CR), 물질 재활용(MR), 에너지 재활용을 통하여 플라스틱의 재활용 처리가 수행된다. 

물리적 재활용은 폐플라스틱의 추가적인 탄소발생 없이 재활용 할 수 있고, 상대적으로 재가공시 발생되는 CO2의 총량 및 비용이 저렴한 장점이 있지만, 플라스틱의 순도(단일성분 플라스틱의 분류, 이물질 오염, 칼라)에 따라서 효율성이 크게 달라지는 문제점이 있으며, 재활용 전 분리 및 세정과 같은 전처리 과정이 필요하며 수작업 공정시 최종 제품의 상품성 대비 가공단가가 높아 질 수 있는 단점이 있다. 물질 재활용은 크게 재사용(Re-use)과 기계적 재활용으로 구분될 수 있다.

에너지 재활용은 소각로를 사용하여 폐플라스틱 또는 혼합물(폐플라스틱+일반폐기물)을 고산소 분위기에서 연소시켜 스팀, 온수와 같은 열원을 생산하는 기술을 말한다. 하지만, 이러한 방식은 환경오염 이슈에서 자유로울 수 없기 때문에 자원순환의 개념에서는 간주되지 않는 실정이다. 화학적 재활용은 폐플라스틱에 화학적 변화를 일으켜 다른 물질로 전환하는 재활용 기술이다. 화학적 재활용으로 구분되는 열분해/가스화 방법의 경우 무산소 혹은 저산소 분위기에서 열처리를 통해 폐플라스틱을 연료 또는 화학원료로 회수하는 것으로 소각처리 대비 위험물질(다이옥신, Sox 및 Nox 등)을 발생시키지 않으면서 비교적 간단하게 분리/세정만으로도 다양한 제품 생산이 가능하다.

•열분해(Pyrolysis) : 반응기를 이용하여 무산소 분위기에서 400~600℃ 반응하여 오일, 왁스, 유화제품을 얻는 기술

•가스화(Gasification) : 유동층 반응기를 사용 저산소 및 고온, 고압(750℃, 100기압 이상)에서 반응시켜 합성가스 연료용 가스를 생산 하는 기술

•해중합 기술 : 열 또는 촉매를 사용하여 중합반응의 역반응을 진행하여 단량체 또는 올리고머를 생산하는 기술 

화학적 재활용을 통한 플라스틱 리사이클 공정은 소재를 원재료 수준의 물성으로 구현하여 제품을 만들 수 있는 장점이 있지만, 위의 도식도에 표현한 것처럼 물리적 처리 방식 대비 가공에 필요한 절차가 많아 공정 운용에 따른 비용과​ 이때 발생하는 CO2량을 고려하면 실질적으로는 LCA에 불리하다는 지적도 있는 상황이다.

재활용 소재의 자동차 적용시 문제점

新 ELV에서 규정하고 있는 재활용소재는 PCR 소재 및 폐차 유래 플라스틱이다. PCR의 경우 양질의 플라스틱 확보가 가능한 PIR(Post Industry Recycled) 소재 대비 다양한 사용이력을 갖는 소재를 재가공하는 해야 하기 때문에 소재의 선별과정에서의 비용과 최종제품의 물성편차를 줄이기가 힘들다. PIR은 제조과정 혹은 제품의 생산과정에서 발생되는 동일 제품을 재활용하기 때문에 상대적으로 안정적인 물성을 갖는 소재를 사용할 수 있지만, 유럽의 규제는 PCR 소재의 재활용에 중점을 두고 있고 있기 때문에 폐플라스틱의 처리 및 관리가 더 중요해 질 것으로 예상된다. PCR의 경우 현재의 분류시스템에서는 플라스틱의 종류까지만 구분되며, 상세한 소재의 특성까지 같은 종류의 플라스틱을 확보하는 것이 어렵다. 예를 들어 국내 대표적인 플라스틱 제조기업 L社의 홈페이지를 보면 사출용 PP 소재만 해도 수십여 종에 이르는데, 시장에서 사용된 특정 플라스틱을 수집하고 선별한다고 하더라도 각기 다른 그레이드의 소재가 혼합되는 것을 막는 것은 현실적으로 쉽지 않다. 또한, 플라스틱이 도장, 도금 혹은 기타 코팅이 된 경우 이를 표면처리 하고 수지를 확보하는 것 또한 용이하지 않다. 따라서 양질의 재활용이 가능한 폐플라스틱 원료 소스를 확보하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 

자동차에 사용되는 플라스틱 중 가장 많이 사용되는 플라스틱은 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 나일론, ABS, 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. PP 소재의 경우에는 다양한 생활계 플라스틱에서도 확보가 가능하고, PC 소재의 경우 정수기 용기, CD, 웨이퍼 트레이 등을 들 수 있으며, ABS 소재의 경우는 TV 및 냉장고 하우징, PA 소재의 경우는 폐어망 등을 활용할 수 있다. 하지만 이러한 플라스틱이 자동차용으로 널리 사용하기 위해서는 보다 높은 물성과 안정적인 품질편차의 확보가 필요하다. 이 밖에도 가전용으로 사용된​ 플라스틱은 이전 용도를 위해 처방된 난연재 등과 같이 기투입된 첨가제를 고려한 소재 설계 및 물성 최적화 등을 고려할 필요가 있다. 그리고 일반적으로 사용되는 물리적 재활용의 경우 각기 다른 재활용 소재의 색깔로 인하여 재생산되는 제품의 색상이 제한될 수 있는 문제가 있다. 폴리우레탄과 같은 경화성 소재의 경우에는 재활용 비용이 저렴한 물리적 재활용 보다는 화학적 재활용을 고려 할 수밖에 없기 때문에 공정비용 상승 및 관련된 폐기물처리 공정을 고려해야 한다.

자동차 폐차 유례 플라스틱을 확보하는 과정도 녹록치는 않다. 우선은 최근 국내의 폐차 상황이 차량을 국내에서 폐차하기 보다는 해외로 수출하는 경우가 늘어 국내 폐자동차의 수량이 감소하고 있는 점을 들 수 있다. 기술적으로는 자동차에 사용되는 플라스틱은 단일 소재로 사용되기 보다는 특성이 맞게 부품별로 다른 소재가 혼합되어 사용되는 경우가 많으며, 그 밖에도 앞서 언급한 것처럼 코팅 및 도장과 같이 표면처리가 된 경우가 많기 때문에 손쉽게 재활용 플라스틱을 확보할 수는 없다. 흔히 생각할 수 있는 PP 소재를 사용한 범퍼의 경우 대부분의 차량에 도장이 되어 있기 때문에, 별도의 처리공정이 필요하며, 헤드램프에 사용되는 PC의 경우도 낮은 내스크래치 특성을 보강하기 위해 적용된 표면 코팅을 제거해야 한다. 내외장 부품에 많이 사용된 PC/ABS, PC/PBT, PC/PET와 같은 알로이 소재의 경우에는 도

장사양이 많기 때문에 마찬가지로 별도의 처리가 필요하다. 

또한, 친환경 소재로 구분되는 바이오 소재와 달리 재활용 소재의 경우 현재의 분석방법으로는 소재의 재활용 여부를 구분하는 것이 용이하지 않기 때문에, 정부의 규제를 대응하기 위해 수요기업에서 재활용 소재를 사용한다고 하더라도 이를 객관적으로 증명하기는 쉽지 않다. 현재에는 재활용 소재를 사용하는 소재기업의 인증을 활용하여 소재를 적용하고 있지만, 사용과정에서의 혼류 등과 관련된 문제 발생시 소재의 히스토리를 파악하는 것이 용이하지 않기 때문에 이러한 문제점을 개선할 방안을 찾아야 한다. 일반적인 재활용 소재 또한 이러한데, 新 ELV에서 규제할 예정인 폐차 유래 폐플라스틱의 히스토리를 구분하는 것은 더욱 어려울 것으로 예상된다.

이 밖에도 물리적 재활용을 통해 확보된 플라스틱 소재의 경우 재활용되기 이전의 사용용도에 따라 다양한 환경에 노출되고 이는 소재의 내구 물성의 저하에 영향을 줄 수 있을 것으로 예상되어 관련된 연구가 필요하다. 

재활용 플라스틱 확대사용 위한 노력

2024년 산업부 R&D 예산을 통하여 지원된 新 ELV 규제를 대응하기 위해 공고된 사업을 소개하면, 대부분의 차량에서 폐차단계 까지 사용되지 않아 양질의 제품 상태를 유지하고 있는 에어백용 나일론 소재를 활용하는 방법과, 엔진룸에 사용되는 다양한 나일론 복합소재를 회수하여 재활용하는 R&D를 들 수 있다. 하지만 2개의 과제 모두 어려운 기술적 난재와 밸류체인 강화가 필요한데, 에어백의 경우 사고시 에어백이 팽창할 수 있도록 작동하게 되는 화약장치를 폐차업체에서 어떻게 회수하고 처리할 것인지에 대한 고민과, 에어백으로 활용하기 위해 나일론 소재 표면 처리된 실리콘 성분을 어떻게 제거하여 다시 재활용 할 수 있을 지에 대하여 LCA를 고려한 연구가 필요하다. 엔진룸에 있는 나일론 소재의 재활용의 경우는 차량 사용시 열과 진동 그리고 다양한 화학물질에 의해 노화된 나일론 소재를 세척하고 신재와 혼합하여 물성을 최대한 향상해야 하는데, 이러한 공정과 처방을 개발하는 것이 기술개발의 핵심이라고 볼 수 있다. 이 밖에도 재활용 소재에 기본적인 특성(물성, 칼러 등)의 저하 없이 재활용 소재의 출처를 확인할 수 있는 마커기술 등이 지원되었다.

정부의 R&D 지원 이외에도 폐차 유래의 경우 해당 소재가 자동차 폐차에서 확보된 소재라는 것을 인증해야만 하는데, 이는 앞서 언급한 생산자 책임 재활용과 유럽의 ELV 규제를 증명하기 위한 핵심적인 절차이다. 국내 완성차 메이커중 하나인 현대자동차에서는 이러한 재활용 소재의 유통과정의 투명성을 확보하기 위하여 자동차 재활용 의무 이행 대행사인 Auto Recycle Agency(ARA)를 통하여 폐차와 관련된 소스를 일원화 하였으며, 자동차 생산자 재활용 의무와 ELV 관련 규제를 대응하기 위한 밸류체인을 강화하고 있다.​

​각국의 강화되는 환경규제는 자동차 분야의 친환경 동력원과 관련된 분야 이외에도 소재분야에 큰 변화를 요구 받고 있다. 이를 위해서 기존 재활용 소재가 갖는 다양한 문제점을 개선할 수 있는 신 공정개발 뿐만 아니라, 산업전체의 밸류체인을 순환경제에 유리한 방향으로 전환할 필요가 있다. 이러한 역량이 미확보될 경우 국내 완성차 기업은 외산 소재 사용이 불가피 하며, 이는 완성차의 단가 상승뿐만 아니라, 국내 소재기업의 판로 확보에도 영향을 줄 수 있기 때문에 국내 자동차 산업의 안정적인 생산을 위해서는 후방산업의 역량강화와 이미 언급한 밸류체인 강화가 필요하다​.

글 / 하진욱 (한국자동차연구원)

출처 / 오토저널 2024년 8월호