PCR(Post-Consumer Recycled, 사용 후 재활용)과 PI(재생원료, 현장에서는 PIR(Post-Industrial Recycled)까지 포함해 부르는 경우가 많음)는 비용·규제·ESG 요구 때문에 적용이 빠르게 늘고 있습니다. 하지만 실제 양산에 투입하면 “생각보다 불량이 늘고” “로트 편차가 크고” “냄새나 색 때문에 클레임이 난다”는 이야기가 자주 나옵니다. 재생원료는 신재처럼 균일한 물성/청정도를 가정하면 실패할 확률이 높습니다.
이 글은 재활용 원료를 양산에서 “관리 가능한 수준”으로 쓰기 위한 실무 포인트를 정리합니다. (1) 물성 저하가 왜 생기는지(원인 맵), (2) 냄새/오염/색상 이슈의 실제 메커니즘, (3) 공정에서 흔한 실패 사례, (4) 마지막으로 품질관리 지표(QC KPI)와 도입 체크리스트까지 한 번에 가져갈 수 있게 구성했습니다.
목차
- PCR/PI(재생원료) 용어 정리와 현실적인 차이
- 물성 저하 원인 6가지: “왜 신재와 달라지는가”
- 냄새 문제: 원인과 줄이는 실무 방법
- 오염/이물/겔 문제: 선별·세척·혼련의 한계
- 색상/황변 문제: 왜 재생원료는 색이 흔들리는가
- 품질관리 지표(QC KPI): 최소로 잡아야 하는 항목
- 현장 사례 3개: 불량 → 원인 → 대응
- 도입 체크리스트: 재생원료 양산 적용 전 필수 점검
- FAQ
1) PCR/PI(재생원료) 용어 정리와 현실적인 차이
재활용 원료는 출처에 따라 리스크가 달라집니다.
- PCR: 소비자 사용 후(생활/유통/폐기물)에서 회수 → 선별/세척 → 펠릿화. 오염·혼입·냄새·색 변동 리스크가 큼
- PI(또는 PIR): 공장/생산 공정에서 발생한 스크랩 재생. 상대적으로 원료가 깨끗하고 조성 변동이 작음(단, 공정 열이력은 존재)
즉, “재생원료”라는 단어가 같아도 PCR과 PI는 리스크 프로파일이 다릅니다. 양산 안정성 관점에서는 보통 PI가 시작점이 되고, PCR은 더 강한 QC 체계와 설계 여유가 필요합니다.
2) 물성 저하 원인 6가지: “왜 신재와 달라지는가”
원인 1. 열산화/열이력 누적 → 분자량 저하
재생원료는 사용/가공/재가공을 거치며 열이력이 누적됩니다. 특히 폴리올레핀(PP/PE)은 열산화로 사슬이 끊어지면 평균 분자량이 낮아지고 MFR(MFI)이 올라가는 방향으로 나타나는 경우가 많습니다. 결과적으로 가공성은 좋아 보일 수 있으나, 충격/장기 내구/크리프가 약해질 수 있습니다.
원인 2. 혼입(이종 수지) → 상용성 부족으로 취성/박리
PCR에서 가장 흔한 리스크는 “다른 수지가 섞이는 것”입니다. PP에 PE가 소량 섞이는 수준은 공정과 용도에 따라 버틸 수 있지만, PET, PS, PVC, PA 등 비상용 수지가 섞이면 계면 약화로 충격 저하, 균열, 외관 불량이 급격히 늘 수 있습니다.
원인 3. 첨가제 패키지의 불확실성
신재는 안정제/첨가제 구성이 관리되지만, PCR은 “누가 어떤 첨가제를 넣었는지” 알기 어렵습니다. 안정제가 부족하면 재가공 중 추가 열화가 진행되고, 반대로 특정 첨가제가 과하면 냄새/블리딩/표면 결함이 생길 수 있습니다.
원인 4. 오염물(유기물/무기물/수분) → 가스, 겔, 강도 저하
세척이 되어도 잔류 오염물(음식물, 세제, 라벨 접착제, 흙/모래 등)은 완벽히 제거되기 어렵습니다. 이들은 가공 중 가스 발생, 기포, 은줄, 탄화점(블랙 스펙), 겔 형태 불량으로 이어질 수 있습니다.
원인 5. 색상/광학 특성 변동
착색된 원료가 섞이거나, 열화로 황변이 진행되면 색상 편차가 커집니다. 투명 제품, 화이트/파스텔 제품은 PCR 적용 난이도가 급격히 올라갑니다.
원인 6. 로트 편차(공급망 변동) 자체가 리스크
재생원료는 원료 풀 자체가 변동합니다. 따라서 평균 물성보다 “편차 관리”가 핵심이며, 규격을 넓게 잡으면 불량이 늘고, 규격을 좁게 잡으면 수급이 어려워지는 현실적인 트레이드오프가 있습니다.
3) 냄새 문제: 원인과 줄이는 실무 방법
PCR 적용에서 클레임 1순위가 냄새인 경우가 많습니다. 냄새의 원인은 크게 3가지로 나뉩니다.
- 원료 기원 냄새: 내용물(식품/세제/화장품) 잔류 성분
- 열화 냄새: 재가공 중 산화로 생긴 휘발 성분
- 첨가제/오일 이행: 특정 첨가제, 오일 확장 성분 등
냄새 저감 실무 옵션
- 가능하면 PI(또는 고품질 PCR)부터 적용하고 단계적으로 PCR 비율을 올린다
- 가공에서 체류시간/과열을 줄여 산화 냄새를 억제한다
- 필요 시 탈취(Deodorization) 등급 또는 흡착제/탈취제 적용을 검토한다(물성 영향 평가 필수)
- 냄새 평가 기준을 “감각”으로만 두지 말고 내부 표준(패널, 온도, 시간)을 고정한다
4) 오염/이물/겔 문제: 선별·세척·혼련의 한계
재생원료의 이물은 “완전 제거”보다 “허용 가능한 수준으로 관리”가 현실적입니다. 이물은 크게 금속/무기물(모래, 먼지), 유기물(라벨, 종이, 목재), 다른 수지 조각으로 나뉩니다.
현장에 나타나는 형태
- 필름/시트: 젤, 핀홀, 스트릭, 블랙 스펙
- 사출 외관품: 점상 이물, 표면 요철, 도장 불량
- 기계물성: 충격 저하(응력 집중점), 파단 기점 증가
대응 로직
- 가능하면 선별 단계에서 이종 수지 혼입을 줄여야 한다(후단 혼련으로는 한계)
- 가공 장비에는 필터/스크린 관리가 필수(압력 상승 트렌드 관리)
- 이물 민감 제품(투명, 박막, 코팅)은 재생원료 적용 난이도가 매우 높다(적용 범위 재설계 고려)
5) 색상/황변 문제: 왜 재생원료는 색이 흔들리는가
색상 문제는 단순히 “염료가 섞였다” 수준이 아니라, 열산화로 생긴 황변 성분, 카본블랙/안료 잔류, 로트별 원료 구성 변화가 동시에 작동합니다. 그래서 재생원료 적용 시 색상 관리는 다음 방식이 현실적입니다.
- 색상 요구가 엄격하면 검정/진한 색 또는 내부 부품부터 적용한다
- 화이트/투명 제품은 PCR 적용 비율을 보수적으로 잡고, 색상 규격(ΔE)을 내부 기준으로 고정한다
- 가공 과열로 황변이 심해질 수 있으므로 온도/체류시간을 줄이는 것이 효과적일 수 있다
6) 품질관리 지표(QC KPI): 최소로 잡아야 하는 항목
재생원료 QC는 “평균값”보다 “편차”와 “오염” 관리가 핵심입니다. 아래는 현장에서 최소로 잡는 경우가 많은 지표입니다(제품/수지에 따라 가감).
6-1. 기본 물성/가공성
- MFR(MFI): 목표 범위 + 로트별 변동폭 관리
- 밀도: 조성 변동 힌트
- 회분(Ash): 무기물/충전 혼입의 간접 지표
- 휘발분/수분: 가스/기포/가공불량 예방
6-2. 기계 물성(용도 맞춤)
- 인장: 항복/파단, 연신율
- 충격: 아이조드/샤르피 등, 특히 저온 조건 포함 여부
- 굽힘/강성: 구조 부품이면 필수
- 크리프/장기 변형: 장기 하중 부품이면 중요
6-3. 오염/외관
- 이물 카운트: 필름/외관품은 스펙화가 필요할 수 있음
- 필터 압력 상승(ΔP): 압출/펠릿 공정에서 오염 트렌드 지표
- 겔/블랙스펙: 제품군에 따라 계수화
6-4. 냄새/색상
- 냄새 평가: 내부 표준 조건(온도/시간/패널) 고정
- 색상: ΔE, 황변지수(YI) 등 객관 지표로 로트 관리
7) 현장 사례 3개: 불량 → 원인 → 대응
사례 1. MFR이 로트마다 흔들리고 사출 불량이 증가
- 증상: 충전 압력/플로우 길이 변동, 치수 편차 증가
- 가능 원인: 열이력/분자량 편차, 이종 수지 혼입
- 대응: MFR 허용폭 재설정, 필요 시 블렌딩으로 타겟 맞춤, 혼입 선별 강화, 로트별 성형 조건 창 확보
사례 2. 냄새 클레임(포장/생활용품)
- 증상: 개봉 시 불쾌취, 보관 중 냄새 지속
- 가능 원인: 내용물 잔류 성분, 산화 휘발물, 첨가제 이행
- 대응: 고품질 PCR/PI로 전환 또는 비율 축소, 체류시간/과열 감소, 탈취 등급 검토, 내부 냄새 평가 기준 표준화
사례 3. 외관품에서 블랙 스펙/겔이 증가
- 증상: 점상 이물, 도장 불량, 표면 결함
- 가능 원인: 유기 오염/라벨 접착제 잔류, 탄화물, 이종 수지 조각
- 대응: 적용 제품군 재선정(외관 민감 제품 회피), 필터/스크린 관리 강화, 선별/세척 품질 상향, 혼련 조건 최적화
8) 도입 체크리스트: 재생원료 양산 적용 전 필수 점검
- PCR/PI 중 무엇인지, 공급자 공정(선별/세척/탈취/필터링)을 확인했는가
- 적용 제품이 냄새/색/외관에 민감한지 먼저 분류했는가
- 목표 스펙은 “평균”이 아니라 로트 편차(변동폭)까지 포함했는가
- MFR, 회분, 휘발분/수분, 색상(ΔE/YI), 냄새 기준을 내부 표준으로 고정했는가
- 혼입(이종 수지) 리스크를 평가할 시험(FT-IR, DSC 등)을 준비했는가
- 사출/압출 조건 창을 재생원료 기준으로 재설정했는가(온도/체류시간/필터 ΔP)
- 클레임 발생 시 대응 프로세스(로트 격리, 원인분석, 재발방지)를 문서화했는가
FAQ
Q1. PCR 비율은 보통 얼마나까지 올릴 수 있나요?
제품 요구(냄새/색/외관/안전)와 공급자 품질에 따라 편차가 큽니다. 실무적으로는 PI 또는 고품질 PCR로 낮은 비율부터 시작해, QC 데이터(편차 포함)로 안정성이 확인되면 단계적으로 올리는 방식이 리스크가 가장 낮습니다.
Q2. 재생원료는 왜 MFR이 올라가는 경우가 많나요?
재가공 과정에서 열산화로 사슬이 끊어져 평균 분자량이 낮아지면, 동일 조건에서 더 잘 흐르게 되어 MFR이 올라가는 방향이 자주 나타납니다. 다만 수지 종류와 열화 방식에 따라 예외도 있어 로트 데이터로 확인하는 것이 안전합니다.
Q3. 냄새는 필터를 세게 하면 해결되나요?
필터링은 주로 “고형 이물”에 효과가 있고, 냄새 원인인 휘발성/반휘발성 성분에는 한계가 있습니다. 냄새는 원료 선별/세척/탈취 공정과, 재가공 조건(과열/체류시간), 그리고 탈취/흡착 패키지 접근이 필요합니다.
Q4. 색상 편차를 줄이는 가장 현실적인 방법은?
적용 제품군을 “색상 민감도가 낮은 영역(검정/진한색/내부부품)”부터 시작하는 것이 가장 현실적입니다. 화이트/투명에 적용해야 한다면 ΔE/YI 기준을 엄격히 잡고, 로트 혼합(블렌딩) 전략까지 포함해 운영해야 합니다.
Q5. 재생원료 품질관리에서 가장 중요한 한 가지는 무엇인가요?
“평균값”보다 “편차 관리”입니다. 로트별 변동이 공정과 불량을 흔들기 때문에, MFR/색/냄새/오염 지표의 변동폭을 관리하는 체계가 없으면 양산 안정성을 확보하기 어렵습니다.
재생원료 적용은 단순히 “신재를 PCR로 바꾸는 일”이 아니라, 원료 변동성과 오염 리스크를 전제로 제품 설계, 공정 조건, 품질관리 지표를 다시 짜는 작업입니다. PCR/PI를 구분해 리스크를 평가하고, 냄새/오염/색상 문제를 사전에 시험으로 계량화하며, MFR 중심의 단일 관리가 아니라 편차와 오염까지 포함한 QC 체계를 잡으면 재생원료도 양산에서 충분히 ‘관리 가능한 소재’로 운용할 수 있습니다.