재활용이 어려운 복합재의 한계와 지속가능한 대체소재의 미래

복합재의 구조적 특성과 재활용의 어려움

복합재료는 두 가지 이상의 이질적인 물질을 결합해 개별 소재의 단점을 보완하고, 동시에 더 우수한 기계적·열적 성능을 얻기 위해 개발된 기술 소재다. 대표적인 예로는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP), 유리섬유복합체(GFRP), 다층포장재(알루미늄과 폴리에틸렌의 혼합) 등이 있다. 이들은 항공우주, 자동차, 건축, 식품 포장 등 다양한 산업군에서 가볍고 강하면서도 내구성이 뛰어난 특성 덕분에 폭넓게 사용된다. 그러나 이러한 장점은 오히려 재활용에는 큰 걸림돌로 작용한다.

복합재는 소재 간 화학적 결합이나 열적 융합으로 이루어진 경우가 많아 기존의 물리적 또는 열적 분리 방식으로는 원재료를 다시 회수하기가 매우 어렵다. 특히 열경화성 수지 기반 복합재는 가열을 해도 재형성이 불가능해 물리적으로 분쇄하여 쓰는 다운사이클(downcycling) 방식 외엔 사실상 재활용이 불가능하다. 그 결과 폐기물로 발생한 복합재는 대부분 매립되거나 소각 처리되며, 이는 환경에 심각한 영향을 초래한다.

 

 

복합재 폐기물의 환경적 부담과 산업적 난제

복합재의 재활용 불가능성은 폐기물 관리 측면에서 매우 큰 부담을 준다. 특히 풍력 터빈 날개, 항공기 구조물, 고급 차량 부품처럼 수명이 다한 복합재 제품은 대형 구조물 형태로 배출되며, 이를 처리하기 위해 막대한 분해 비용과 장비가 필요하다. 매립이 제한된 유럽 등에서는 이러한 복합재 폐기물 처리를 위해 새로운 정책적 해법이 요구되고 있다.

또한 재활용 시스템이 불가능한 구조로 인해 복합재 제품을 사용하는 기업들은 지속가능성 지표에서 낮은 평가를 받기 쉽다. 탄소중립과 자원순환이 중요한 ESG(환경·사회·지배구조) 평가에서 불이익을 받을 수 있기 때문이다. 실제로 유럽연합은 2030년부터 복합재 제품의 순환 자원화 계획을 의무화하려는 움직임을 보이고 있으며, 이로 인해 기업들은 소재 선택과 설계 단계에서부터 재활용 가능성까지 고려해야 하는 실정이다.

 

분리 가능 복합재와 생분해성 대체소재의 연구 현황

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 ‘분리 가능 복합재’나 ‘재활용 친화 복합재’에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 일부 연구팀은 열가소성 수지를 활용하여 기존의 열경화성 수지보다 재형성과 해체가 쉬운 구조의 복합재를 개발 중이다. 또한 접착제를 물리적으로 분리 가능하거나 생분해되는 성분으로 바꿔, 사용 후 원소재 회수가 가능한 구조도 제안되고 있다.

더불어 바이오 기반 대체소재도 주목받고 있다. 미세셀룰로오스, 치토산, 대나무 섬유 등 자연 유래 소재를 사용한 생분해성 복합재는 기존의 화학복합재와 유사한 기계적 성능을 보장하면서도, 생물학적으로 분해되거나 자연환경으로 되돌아갈 수 있다는 점에서 주목된다. 그러나 현재까지는 고가의 제조 공정과 낮은 대량생산 효율성 등으로 인해 상용화까지는 여전히 해결 과제가 남아 있다.

 

순환 경제를 위한 제도적 기반과 미래 전망

복합재 재활용 문제는 단순한 기술의 문제가 아니라 제도, 생산체계, 소비자 인식 전반을 포함하는 종합적 과제다. 각국 정부는 생산자책임재활용(EPR) 제도에 복합재 적용을 확대하거나, 제품 설계 단계에서 분리·재활용 기준을 명확히 하는 규제를 도입하는 등 순환 경제 구조로의 전환을 추진하고 있다. 특히 유럽연합은 ‘생산 단계의 지속가능성 설계(eco-design)’를 모든 제품군에 의무화할 예정이며, 이는 복합재 기술에도 직접적인 영향을 미치게 될 것이다.

앞으로 복합재를 다루는 기업이나 연구기관은 단순히 기능적인 측면을 넘어서, 재활용성과 환경영향을 함께 고려한 소재 선택과 설계 전략을 수립해야 한다. 동시에 정부의 역할도 중요하다. 기술 개발에 대한 지원뿐 아니라, 관련 산업 전반의 인프라 확충 및 재활용 시장을 활성화할 정책적 유인이 뒷받침되어야 한다. 지속가능한 소재 전환은 단기간에 달성되기 어렵지만, 복합재의 미래를 위해서는 지금부터 치밀한 대응이 필요하다.