By JEREMY WHITE, WIRED UK

매년 전 세계에 플라스틱이 총 3억 8,000만t 가까이 배출된다. 레고는 그중, 10만t을 배출한다. 매년 많은 양의 플라스틱 배출은 당연히 전형적인 아동 장난감을 제작한 결과이다. 이제 레고가 플라스틱 배출에 미치는 영향이 처음에는 매우 적은 것으로 나타났지만, 여전히 레고의 플라스틱 배출은 이어지고 있다. 그 이유가 무엇일까? 2020년, 총 10만t 상당의 폴리머 소재 레고가 총 1,100억 개의 블록으로 대변신했기 때문이다.

게다가 재활용된 플라스틱으로 제작된 1,100개의 블록 중 무려 80%가 석유를 기반으로 한 열가소성 플라스틱인 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)으로 제작됐다. ABS는 레고 블록을 튼튼하면서 단단한 제품으로 만든다. ABS는 견고함이라는 특성을 잃게 된다는 이유로 재활용이 이루어지지 않았다. ABS는 회복성이 뛰어나지 않기 때문에 완전히 분해되는 데 평생 소요된다. 다시 말해, 무엇이든 ABS로 제작된 물체는 경악할 정도로 오랜 시간 지구상에 떠돌아다닌다는 의미이다.

이 때문에 2015년, 레고는 66년간 재활용이 이루어지지 않은 블록을 다량으로 생산한 뒤, 곧 플라스틱 배출량이 급격히 늘어날 것을 인지한 것으로 보인다. 그리고, 레고는 자사의 소득(2019년 기준 70억 달러 돌파) 중, 1억 5,500만 달러를 ‘지속 가능한 소재 센터(Sustainable Materials Centre)’에 투자한다고 발표했다.

지속 가능한 소재 센터가 곧 내놓을 것이 확실한 첫 번째 제품은 사탕수수를 기반으로 제작한 플라스틱 레고이다. 레고는 2년에 걸쳐 사탕수수 플라스틱이라는 지속 가능성을 지닌 폴리에틸렌(polyethylene)을 완벽히 제작했으며, 큰 성공이라는 극찬을 받았다. 그러나 이전보다 단단하지 않은 특성 때문에 레고 제품 중 아주 적은 비율인 약 2%밖에 되지 않는 나무와 나뭇잎 제품 등 하중을 견딜 필요가 없는 라인에 적합하다.

그러나 이제는 주류 제품도 친환경 소재로 제작된다. 친환경 소재로 새로 등장하는 제품은 바로 2 x 4 블록이다. 레고는 부드러운 바이오플라스틱 제품에서 폐기된 병에서 페트병 플라스틱으로 제작된 새로운 시제품 블록으로 친환경 소재 적용 범위를 옮겨갔다. 바로 ABS 벽돌 형태의 블록 표준에 대한 요구사항 대다수를 충족한 최초의 재활용 소재 벽돌형 블록이다.
 
지난 3년간 150명으로 구성된 지속 가능한 소재 팀은 페트병 소재의 변형 재질 250여 가지 이상 시험했다. 레고 환경 책임 부사장인 팀 브룩스(Tim Brooks)의 설명에 따르면, 결과적으로 제작된 시제품은 단단하게 연결하는 힘이라는 친환경 소재 벽돌형 블록 제작 과정의 가장 큰 장애물 중 하나를 완벽하게 해결했다.

여러 블록을 단단하게 연결하는 힘은 단순히 두 가지 블록을 서로 고정하는 방식을 나타낸다. 플라스틱이 단단하지 않거나 제작과 제품 모양 형성 과정에서 지나치게 크기가 작아진다면, 블록이 서로 단단하게 고정할 수 없다.

브룩스 부사장은 “인간의 머리카락보다 얇은 1~2미크론의 오차를 허용한 채로 블록 틀을 형성한다. 대다수 소비자 제품과 비교했을 때, 매우 정확하다. 따라서 다른 블록과의 연결이 앞으로 극복해야 할 가장 큰 문제 중 하나이다. 시제품 블록은 고정되지 않거나 펜치를 사용해 고정된 블록을 분리해야 한다. 효과적으로 블록의 틀을 형성하는 것은 어렵다. 치약과 비슷한 농도로 따뜻한 곳에 넣은 뒤 식혀서 틀을 형성하면, 블록의 크기가 줄어든다. 제품의 크기가 너무 많이 축소되어서는 안 된다”라고 설명했다.

또, 블록은 형태를 유지하면서 다른 블록과 고정된 상태를 유지해야 할 뿐만 아니라 전체 세대가 즐기면서 형태와 고정된 상태를 모두 유지하도록 해야 한다. 브룩스 부사장은 블록에 적용된 친환경 소재가 시간이 지나면서 압력에 따라 형태가 유지되지 않으면서 변형된다. 레고의 친환경 소재 블록 시험은 고온과 저온, 버터, 가짜 타액까지 활용했다. 수십 년 동안 사용해도 견고함을 유지하도록 확인하기 위한 목적이다.

그러나 레고는 새로운 페트 소재 블록과 함께 해결 방법을 찾았다. 아니, 해결책을 찾은 것에 가깝다. 브룩스 부사장은 “이제 다른 블록과의 연결을 조금 더 단단하게 고정할 방법과 블록의 색상을 추가할 방법만 찾아내면 된다. 이 과정까지 성공한다면, 여러 가지 형태를 찾으면서 ABS 블록을 페트 소재로 얼마나 대체할 수 있는지 판단할 예정이다”라고 밝혔다.
 
여기서 핵심은 레고가 생산한 3,500여 가지 다른 형태이며, 2 x 4 벽돌 형태의 블록은 가장 큰 인기를 누리는 제품 중 하나이다. 레고가 부품을 재활용한 플라스틱으로 대체할 수 있다면, 2030년까지 제품 생산에 완전히 지속 가능한 소재를 사용한다는 레고의 환경 목표에 상당한 영향을 줄 것이다. 브룩스 부사장은 “레고에는 자체적으로 ‘최고 판매 실적 제품’이라고 칭하는 제품이 있다. 이라고 칭하는 것이 있다. 예를 들어, 레고의 대다수 세트가 2 x 4 블록임을 알고 있다. 따라서 상당수 제품에 1 x 1 도트가 있을 것이라는 사실도 확실히 안다. 지금까지 레고가 만든 가장 보편적인 블록 제품이다”라고 설명했다.

이어, 브룩스 부사장은 “ABS는 매우 견고하다. 매우 견고하면서 정교하며, 단단하다. 페트 소재는 견고함과 단단함, 정교함이 ABS보다 뒤처진다. 이 때문에 페트에 충격 보강제를 사용해야 한다. 레고는 이 과정에 특허 출원 심사 대기 중인 ‘비밀의 재료’가 추가된 다른 등급의 페트 소재를 사용한다. 따라서 ABS과 같은 성능을 지니도록 보강한 페트 소재를 접하게 될 것이다”라고 전했다.

2018년, 포츠머스대학교 교수 존 맥기한(John McGeehan) 교수와 함께 페트 소재를 소화하는 효소를 제작한 미국 에너지부 산하 국가 재생 에너지 연구소의 그렉 베컴(Gregg Beckham)은 레고의 친환경 제품 제작 과정 진전을 인상적이라고 생각한다.

베컴은 “ABS는 매우 놀라운 특성을 보인 소재이다. 다용도로 사용할 수 있는 매우 뛰어난 특성을 보였다. 아크릴로니트릴 소재와 부타디엔, 그리고 스티렌이 모두 포함된 덕분이다. 또, ABS는 형성 방식에 따라 매우 다양한 ABS 플라스틱 소재를 만들 수 있다. 많은 사람이 말 그대로 매일 ABS를 접한다. 반면, 페트는 레고 블록과 같은 ABS의 소재 특성에 적용된 것과 똑같은 방식으로 제작할 수 없다. 여기에는 매우 이례적인 폴리머 과학의 어려움이 존재한다. 매우 흥미로운 부분이기도 하다”라고 말했다.

레고가 플라스틱 생산에서 현재와 같은 수준에 도달하는 데 수십 년이 걸린 이유와 관련, 베컴은 “마법 지팡이를 휘두르듯이 친환경 플라스틱을 순식간에 생산할 수 있다면 좋지만, 실제 생산 과정이 믿을 수 없을 정도로 어려운 사례가 많다”라고 말했다. 또, 그는 “재활용 플라스틱이든 자체적으로 재활용할 수 있는 소재든 여러 원재료로 같은 유형의 재료 특성을 충족할 방법을 찾을 필요가 있는 근본적인 물성물리학과 공학 작업이다. ABS 블록은 재활용 플라스틱도 아니고 제품의 수명이 다할 때, 재활용되지도 않는다. 친환경 플라스틱 블록은 재활용된 플라스틱이라는 점과 향후 재활용할 수 있다는 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있다”라고 설명했다.

레고의 새로운 페트 블록은 또 다른 장점이 있다. 바로 ABS 블록보다 탄소 배출량을 70% 감축한다는 점이다.

그러나 새로운 친환경 플라스틱 생산 과정이 진행 중인 동시에 실제 환경 측면의 장점이 ABS와 같이 현재 사용하는 소재로는 할 수 없는 재활용 방식 개발을 통해서도 상당수 얻을 수 있다는 점이 흥미롭다. 베컴은 “오늘날 연구실에서 진행하는 연구는 긴 분자 사슬인 폴리머를 레고의 블록으로 분해하는 더 발전된 재활용 접근방식을 생각한다. 그다음에는 이를 정화해 아직 사용하지 않은 유형의 플라스틱 품질과 똑같은 플라스틱으로 되돌려 놓는다. 즉, 개방 형태로 재활용하고는 더 높은 가치를 지닌 무언가로 돌려놓는 것이다”라고 설명했다.

화학물질을 사용한 재활용 과정으로 ABS와 같은 플라스틱을 분해한다는 생각은 베컴 연구팀이 현재 적극적으로 작업하는 과정이며, 레고도 자체적으로 플라스틱을 분해하는 재활용 과정을 목표로 두고 있다. 브룩스 부사장도 마찬가지이다. 그는 “레고는 현재까지 20가지 소재를 사용해왔으며, 미래에는 40가지 재료를 사용할 수도 있다. 그때는 ABS를 재활용된 ABS로 대체할 수도 있을 것이다. 중기적으로는 재활용된 페트로 기존 ABS를 대체할 것이다. 지금까지 15~20가지 다른 소재로 작업해왔다. 그러나 재활용된 ABS는 레고가 최종적으로 얻고자 하는 소재이다”라고 밝혔다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
How LEGO perfected the recycled plastic brick