플라스틱 사용량을 줄이고 순환경제를 확대하기 위해 포장재에 PCR(Post-Consumer Recycled) 원료를 적용하려는 시도가 증가하고 있다.

하지만 Virgin PE 일부를 PCR PE로 단순히 교체한다고 해서 기존 필름과 완전히 동일한 물성이 유지되는 것은 아니다.

재활용 과정에서 발생하는 열이력과 원료 구성의 변동, 오염물질, 분자량 변화 등이 최종 필름의 성능에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

재활용 PE는 이미 여러 번의 공정을 경험했다

Virgin resin은 필름 생산 전에 상대적으로 제한적인 열가공 이력을 가지고 있다.

반면 PCR은 기존 제품으로 생산되고 사용된 뒤 수거·선별·세척·재가공되는 과정을 거친다.

재용융 과정에서 고분자는 다시 높은 온도와 전단에 노출된다.

조건에 따라 열산화와 분자사슬의 변화가 발생할 수 있으며 이는 Melt Flow와 기계적 물성에 영향을 줄 가능성이 있다.

PCR 함량을 높이면 물성은 직선적으로 변할까?

반드시 그렇지는 않다.

예를 들어 PCR을 10% 넣었을 때 Tensile Strength가 5% 감소했다고 해서 50% 사용 시 정확히 25% 감소한다고 예측할 수 없다.

Virgin과 PCR의 상용성, PCR 원료의 품질, 첨가제, 다층구조 등에 따라 비선형적인 변화가 나타날 수 있다.

따라서 PCR 함량별 실제 시험이 중요하다.

원료 Lot 편차가 중요한 이유

PCR은 수거된 폐플라스틱에서 만들어지기 때문에 공급원과 선별 수준에 따라 조성이 달라질 수 있다.

예를 들어 PE Stream에 다른 종류의 고분자가 소량 혼입되면 필름의 광학특성이나 기계적 특성에 영향을 줄 수 있다.

따라서 평균 PCR 함량뿐 아니라 공급되는 PCR 자체의 품질관리 수준이 중요하다.

냄새와 색상도 고려해야 한다

재활용 원료에서는 기계적 물성뿐 아니라 색상과 냄새가 중요한 품질항목이 될 수 있다.

투명 포장재에서는 미세한 색 변화도 소비자가 쉽게 인지할 수 있다.

따라서 PCR 적용제품에서는 Haze, 색차, 냄새 등 기존 Virgin 필름에서는 상대적으로 덜 중요했던 항목이 핵심 품질지표가 될 수 있다.

Seal 성능은 반드시 다시 확인해야 한다

PCR을 실링층에 직접 적용하는 구조라면 열봉합 거동이 기존 필름과 동일한지 확인해야 한다.

원료 조성이나 결정화 특성의 변화가 Seal Initiation Temperature, Seal Strength, Hot Tack 등에 영향을 줄 가능성이 있기 때문이다.

따라서 기존 Virgin 필름에서 사용하던 Sealing Temperature를 그대로 적용하기보다 새로운 Seal Window를 검증하는 것이 안전하다.

다층구조로 해결할 수도 있다

PCR을 모든 층에 동일하게 넣어야 하는 것은 아니다.

용도와 규제조건에 따라 기계적 성능을 담당하는 Core Layer에 PCR을 적용하고 외면이나 기능성층에는 다른 소재를 사용하는 구조를 검토할 수 있다.

이러한 다층설계는 재활용 원료 사용량과 기능성 사이의 균형을 맞추는 방법 가운데 하나다.

다만 식품접촉 용도에서는 적용되는 국가의 관련 규제와 재활용 원료 사용조건을 반드시 확인해야 한다.

PCR 적용 전 비교해야 할 항목

Virgin 제품과 PCR 제품을 비교할 때는 다음 물성을 함께 확인하는 것이 좋다.

평가항목	확인 목적
Tensile/Elongation	기본 기계적 성능
Impact	충격 안정성
Puncture	내용물에 의한 천공
Haze	광학특성
Color	외관 변화
COF	포장기 주행성
Seal Strength	밀봉 안정성
OTR/WVTR	Barrier 변화
Odor	관능적 품질

PCR 함량을 높이는 과정에서 어느 물성이 먼저 한계에 도달하는지 파악하는 것이 중요하다.

PCR 함량보다 중요한 것은 성능 유지다

재활용 원료 사용률 자체는 중요한 지표지만 포장재가 필요한 기능을 수행하지 못해 식품 폐기량이나 제품 손실이 증가한다면 전체 시스템 관점에서는 다른 문제가 생길 수 있다.

따라서 PCR 포장재 개발에서는 단순히 가장 높은 재활용 함량을 목표로 하기보다 필요한 포장기능을 유지하면서 어느 수준까지 안정적으로 PCR을 적용할 수 있는가를 검증해야 한다.

결국 재활용 포장재 설계는 PCR 함량과 기계적 물성, 가공성, Barrier, Seal 성능을 함께 최적화하는 과정이다.