[보고서] 화학산업의 전환: 기후위기, 유해물질, 플라스틱 오염을 해결하기 위한 밑그림

들어가는 글

현재 탄소 중립 담론이 놓치고 있는 중요한 사실은 화석 연료가 에너지 뿐 아니라 경제를 떠받치고 96% 이상의 제품에 포함된, 현대 산업 문명의 근간이라는 점입니다.

오늘날의 에너지 생산 시스템은 긴밀하게 통합되어 있으며 마지막 한 방울까지 플라스틱과 합성제품을 만드는 데 연결됩니다. 에너지 생산에 사용되지 않는 화석 연료와 정제소 부산물은 화학제품과 플라스틱의 원료가 됩니다. 화석 연료에서 석유화학제품을 생산하는 것은 산업화된 사회를 이루는 바탕이 되었으나 화학을 통한 더 나은 삶은 대가를 치르게 되었습니다. 화학 산업은 기후위기를 일으키는 온실가스를 배출하는 탑 3위의 산업입니다. 유해물질이 뿜어져 나오고 폐기물의 부적절한 처리와 플라스틱 오염은 생태계 전반과 우리의 존재 자체를 위협합니다.

기후 및 플라스틱 위기를 해결하기 위한 현재 화학 산업 전략은 현재 생산 과정이나 화학 제품을 근본적으로 변화하지 않은 채 원료의 대체와 재활용에 중점을 둡니다. 이는 그저 땜방에 불과합니다. 우리에게는 지구와 인간의 건강을 해치지 않으면서 일정 생활 수준과 지속 가능한 경제를 이룩하는, 사려 깊은 전환 전략(로드맵)이 필요합니다.

현대 석유화학산업의 기반과 성장

석유화학산업은 전쟁의 뒷받침(?)으로 급부상하기 시작했습니다. 합성염료와 암모니아는 제1차 세계대전에서, 합성고무는 제2차 세계대전에서 전쟁에 필요한 물자를 조달하는 과정에서 등장했습니다. 전쟁에서 승리하기 위해 정부는 연구 개발 및 제조 시설에 막대한 투자를 했고 제품의 성공을 보장했습니다. 막대한 지원으로 석유화학기업은 합성고무용 부타디엔, TNT(트리니트로톨루엔)용 톨루엔, 고 옥탄가 항공연료, 알루미늄과 고철을 대체하는 합성 폴리머(플라스틱)를 생산하게 됩니다.

주요 민간 기업들은 제2차 세계대전 이후 독일 특허의 몰수, 망 구축, 고속도로 및 항구 건설 같은 인프라를 까는 데 집중했습니다. 이는 산업 성장에 중요한 기반 시설입니다. 1920년대 이후 시행된 석유 및 가스 보조금 등의 제도적 혜택은 화학산업에 필요한 필수적인 저렴한 화석 언료 생산을 가능하게 했습니다. 종전 후에는 대규모 합성고무 생산 및 항공 연료 생산력이 민간 기업으로 이전돼 석유화학산업의 급속한 성장에 기여했습니다.

“산업의 산업”으로서 화학물질은 대부분의 다른 산업의 근간을 형성하며, 합성섬유, 생활화학제품들, 운송, 통신, 건설산업에 없어서는 안 되는 요소가 되었습니다. 저렴하고 혁신적인 플라스틱 소재는 가구, 식기, 장난감 등의 소재인 나무, 금속, 유리, 도자기 등을 대체하기 시작했습니다. 

글로벌 화학 산업은 2019년 미화 4조 달러의 매출을 차지하는 세계 최대의 제조 산업입니다. 기초 화학물질은 전 세계 화학물질 생산 및 소비의 약 3분의 2를 차지하며, 단 7가지 석유화학물질(메탄올, 올레핀-에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 방향족 물질-벤젠, 톨루엔, 자일렌)이 90% 이상을 차지합니다. 에너지 생산과 화학산업은 사실상 한 몸입니다. 다국적 대기업 엑슨모바일, 쉐브론, 셸, 시노펙, 사빅 등 오늘날 최대 화학기업은 동시에 석유 및 가스를 생산하는 기업이기도 합니다. \

사장을 지배하는 저가의 기초 화학 물질 생산은 규모의 경제를 통해서만 가능합니다. 화석연료 가공과 석유화학산업 공정에는 극도로 높은 온도와 압력이 필요하므로 엄청난 운영비가 발생합니다. 가변적인 시장 상황, 유가의 변동 등을 고려해 최고의 수익을 내기 위해서는 설비 최대 용량에 가깝게 생산해야 합니다. 따라서 석유화학산업은 과잉생산, 과잉공급 성향을 보입니다.

석유화학산업 기반 시설은 연간 약 200억 달러의 직접 보조금 등 막대한 보조금을 계속 받고 있습니다. 국제통화기금(IMF)의 2015년 추정에 따르면 간접 보조금은 6,490억 달러이며, 이는 미국 국방 예산과 교육에 대한 연방 지출의 10배입니다. 안전하고 단기적인 수익을 쫓는 투자자들은 주로 기초 화학물질과 플라스틱 생산에 투자해 업계의 현재 구조를 강화하고 악화시켰습니다. 

현 추세가 계속된다면 기초 화학 제품 생산은 2030년까지 약 30%, 2050년까지 60%가 증가하며, 플라스틱 생산은 향후 5년 동안 30% 증가할 것입니다. 또한 점차 강화되는 재활용 인식, 화학물질 규제, 소비자의 태도 변화는 석유화학산업 기반을 신흥 경제국으로 옮길 것이며, 에너지 및 운송 부문에서 탄소중립 제도가 시행됨에 따라 석유화학산업은 마진율이 좋은 플라스틱으로 관심을 돌릴 것입니다.


지구에 미치는 중대한 영향: 기후위기, 유해성, 플라스틱 오염

석유화학산업은 인간, 생태계 및 지구의 건강에 악영향을 초래했으며, 대부분 비용을 외부화해 제품 가격에 반영하지 않습니다. 오늘날 시장에 나와 있는 많은 화학 물질은 1940년대와 1960년대 사이 건강과 안전을 염두에 두지 않고 비용과 성능만을 고려해 개발되었습니다. 정부의 규제는 거의 없었습니다. 1970년대 이후 등장한 환경규제는 대기 및 수질 오염, 유해 폐기물 생성, 환경건강에 대한 위협을 줄이는 역할을 했습니다. 그러나 이러한 정책은 종종 “위험이 입증될 때까지 안전하다는” 입장을 취합니다. 아직 과학적으로 규명되지 않은 신생 화학물질에는 대응하지 못합니다.

기후

대 석유화학산업은 전 세계 산업 에너지 수요의 30%를 차지하며 철강, 철강, 시멘트 부문을 능가합니다. 매년 전 세계적으로 1.5Gt의 CO2를 생성하며 이는 산업 부문 온실 가스 배출량의 18%입니다. 화학 산업의 CO2 배출량의 약 85%는 에너지 사용에서 발생하고 나머지 15%는 공정상에서 배출됩니다. 전반적으로 화학 물질은 전 세계 온실 가스 배출량의 7%를 차지합니다.

건강

벤젠과 염화비닐, 브롬화 난연제, 과불화화합물에 이르기까지 많은 석유화학성분은 인간과 생태계에 유해하며 환경에 잔류하거나 우리 몸에 축적될 수 있습니다. 유엔 글로벌 화학물질 전망(United Nations Global Chemicals Outlook)에 따르면 이는 발암, 신경계 손상, 과민성, 내분비계 및 생식계 손상 등 전 세계 총생산(GDP) 10% 이상의 건강 비용을 초래합니다. 세계보건기구(WHO)는 2016년 화학물질 노출로 인해 160만 명의 생명과 4,500만 명의 장애보정 수명이 깎였다고 보수적으로 추정했습니다.

플라스틱

오늘날 일회용 플라스틱의 98%는 새 원료로 만들어집니다. 복합 재료, 한정된 수거 시스템, 높은 처리 비용 등으로 전 세계 플라스틱 재활용 비율은 10-15% 미만입니다.  이대로 지속된다면 플라스틱은 매립지에 묻히거나, 강이나 바다에 버려지거나, 태워집니다. 플라스틱을 소각 연기를 고도로 관리하지 않는 한 다이옥신과 중금속이 생성되고 탄소가 발생합니다.  

석유화학산업의 역사에서 얻은 교훈

30년 동안 화학 산업과 그 제품의 기하급수적인 성장은 글로벌 산업화의 위대한 성공 사례 중 하나입니다. 그러나 이러한 성장은 환경과 건강에 미치는 영향은 고려하지 않았 채 가장 편리한 경로를 따라 성장하다가 현재 가장 경직되고 침체된 산업이 되었습니다. 이에 환경과 건강을 고려하고 역동적인 산업으로 전환해야 합니다.

  • 기업의 응용 연구 및 개발과 연결된 기초 학술 연구와 개발이 필수적입니다. 학계와 산업계 과학자가 협력해야 합니다.
  • 새로운 화학은 적정 생산 규모를 위해 엔지니어링 및 기술 혁신과 결합되어야 합니다.
  • 지속적인 정부 투자와 개입은 안전한 신규 화학 물질의 개발과 보급에 필수적 입니다. 세계대전 당시 막대한 인프라 투자, 구매를 통한 수요 보장, 기업과 최종 사용자 간의 협력 강화 , 특허 및 라이선스 공유와 같은 정부 주도의 노력은 미국에서 화학 산업이 빠르게 성장하는 데 도움이 되었습니다.
  • 미래 화학 산업은 보다 혁신적이고 유연하며 변화하는 조건과 지식에 적응하고 규모에 덜 의존하도록 구조화되어야 합니다.
  • 가장 중요한 것은 생산자와 공정과정 상의 기업들, 최종 소비자 간의 지속적인 협력과 소통에 달려 있습니다. 많은 화학 제품과 기술의 성장은 라이벌 기업 간의 협력을 기반으로 했습니다. 최종 브랜드와 소매업체가 보다 지속 가능한 제품에 대한 소비자 압력을 점점 더 많이 받기 때문에 협업이 중요합니다.
  • 새로운 화학산업과 제조공정은 건강과 안전, 사회적, 환경적 영향을 고려해야 합니다. 평가되어야 합니다 . 유해 폐기물 오염지에 대한 정화 책임, 노동자와 소비자 건강에 대한 피해, 규제 준수에 따른 막대한 비용은 모두 화학 산업이 처음부터 화학 물질 위험을 이해하고 그 피해를 예방하지 않았기 때문에 발생합니다. 강력하고 일관된 화학 물질 규제와 로드맵은 혁신을 주도할 뿐만 아니라 화학 물질 생산과 제조 공정의 설계 단계에서부터 환경과 건강 피해를 예방할 인센티브를 제공할 것입니다.

화학 산업은 새로운 방향으로 나아가야 합니다

 생물학자인 Barry Commoner는 20년 동안 석유화학 혁명을 목격한 후 1973년 미국화학학회의 기조 연설에서 다음과 같이 말했습니다. “화학산업은 산업 자체의 내부 경제 논리가 아니라 사회의 요구를 충족하도록 재설계되어야 합니다. 생물권과 인류 복지 증진에 이바지해야 합니다. 화학산업에 대한 근본적인 재고를 요구한 것이죠. 그러나 화학 산업은 그 이후로도 40년 동안 변화하지 않았습니다.

이에 지속 가능한 화학 산업을 위한 전환을 제안합니다. 다음은 화학 산업의 위기를 설명합니다.

  • 화석 연료 의존성 : 2°C 파리 협정 목표를 달성하려면 2010년부터 2050년까지 석유 매장량의 3분의 1, 가스 매장량의 절반, 현재 석탄 매장량의 80% 이상(좌초 자산)을 사용해서는 안 됩니다. 남은 자원은 화학 생산을 위한 청정 에너지 및 재생 가능한 원료 생산을 위해 사용되어야 합니다.
  • 좌초 자산을 연장시키는 자본 투자: 화석 연료 기반 인프라에 대한 대규모 자본 투자는 새로운 기술과 생산을 거스르는 장벽입니다.
  • 공급망 취약성: 자연 재해, 지정학적 혼란, 변화하는 환경규제, 무역장벽 등은 제품 가격, 공급 원료 등에 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 재정 악화, 마진 감소: 현재 석유화학제품은 시장 수익성이 낮아 다른 부산물의 수익 등으로 재정 건정성을 유지합니다.
  • 연구 개발 후퇴: 업계는 한때 찬사를 받았던 혁신 리더십을 잃었습니다. 많은 주요 기업들이 연구 부서를 축소하고 기초 화학 연구 및 개발에 대한 투자를 제한했습니다.
  • 기후 변화 압력 : 화학산업은 온실 가스 배출의 주요 원천입니다. 재생 가능 에너지는 CO2 배출량의 85%까지 감소시킬 수 있지만, 화석연료가 아닌 원료가 필요합니다.
  • 공중 보건 및 환경 문제 . 건강과 생태계에 대한 유해성 증거가 증가하고 있습니다. 화학 물질 노출로 인한 만성 질환은 특히 취약 계층에게 막대한 사회적, 경제적 비용을 발생시킵니다.
  • 변화하는 소비자들: 기후위기, 플라스틱 오염, 독성 화학 물질 위험에 대한 인식이 높아지면서 소비자는 친환경 제품을 찾고 일회용 플라스틱을 피하며 안전한 환경을 요구합니다. 친환경 제품은 기존 제품보다 시장에서 더 빠르게 성장하고 있습니다.

나가며: 함께 행동합시다

재생 가능 원료를 개발하고, 화석 연료를 대체하고, 독성 화학 물질을 제거하고, 폐기물과 오염을 제거하려는 노력은 모든 단계마다 가치 있고 필요합니다. 그러나 그것들은 단편적인 이니셔티브이며 필요한 시스템 변화를 달성하기에는 불충분할 것입니다. 화학 산업은 지속 가능한 패러다임을 향한 글로벌 전환을 시작해야 합니다. 과거의 석유화학제품에 대한 투자는 중단되어야 하며, 미래의 지속 가능한 제품에 대한 연구와 광범위한 투자, 보급이 필요합니다.

필요한 규모의 산업 전환을 달성하려면 1940년대 석유화학 산업의 급속한 성장을 촉발한 전후 노력과 유사한 긴급한 ‘전시 체제’가 필요합니다. 산업화된 국가들은 석유화학산업이 거의 전무한 상태에서 30년 이내에 전 세계 산업으로 성장시켰으며, 이는 유사한 기간에 대규모 전환이 가능함을 시사합니다. 이를 위해서 정부, 기업, 시민 사회의 정치적 의지와 협력 뿐 아니라 인센티브, 시장 개입, 규제, 기술개발이 필요합니다.

우리가 직면한 위기의 규모를 감안할 때 지금 석유화학산업의 제품 생산 구조 내에서 탄소 배출을 줄이는 개별적인 노력은 충분치 않습니다. 예를 들어 기존 석유화학 기반 시설에 의존하면서 탄소 중립적 원료로 단순 전환하는 것은 폐기물과 독성 문제를 해결하는 대안이 되지 못합니다.

원문 보고서

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00139157.2021.1979857?scroll=top&needAccess=true

저자 소개

조엘 A. 티크너(Joel A. Tickner , ScD)는 매사추세츠 로웰 대학의 지속 가능한 생산을 위한 로웰 센터의 공중 보건 교수입니다. Ken Geiser 박사는 매사추세츠 로웰 대학교 명예 교수입니다. 스테파니 바이마( Stephanie Baima , 석사)는 매사추세츠 로웰 대학교 지속 가능한 생산을 위한 로웰 센터의 연구원입니다.

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