서 론

연구 배경 및 목적

석유화학 및 정유 공정에서 사용되는 산업용 촉매는 공정 효율과 생성물 품질을 좌우하는 핵심 소재이지만, 장기간 운전 과정에서 코크 침적, 금속 오염, 활성점 소결 및 기공 막힘 등에 의해 점차 비활성화된다(Anekwe and Isa, 2025; Pham et al., 2025). 이러한 사용후 촉매는 단순한 폐기물이 아니라 유가금속과 고부가 무기 성분을 포함하는 2차 자원으로 인식되고 있으며, 최근에는 매립·소각 중심의 처리에서 벗어나 재제조 및 금속회수를 포함한 재자원화 전략의 중요성이 커지고 있다(Ying et al., 2025; Hindawi et al., 2025).

폐촉매 가운데 중유탈황(residue desulfurization, RDS) 촉매와 프로판 탈수소(propane dehydrogenation, PDH) 촉매는 각각 중질유 고도화와 프로필렌 생산의 핵심 반응을 담당한다. 두 촉매는 제품 품질, 공정 안정성 및 경제성에 직접적인 영향을 미치며, 운전 중 코크 침적, 금속 오염 및 활성금속 소결 등에 의해 비활성화가 발생하는 대표적 촉매이다(Pham et al., 2025; Sun et al., 2024). 또한 사용후 촉매에는 회수 가능한 유가성분이 포함되어 있어 자원순환 관점에서의 활용 가능성이 높은 대상으로 평가된다(Ying et al., 2025; Hindawi et al., 2025).

RDS 촉매는 정유공정에서 잔사유 계열 원료의 황, 질소 및 금속 성분을 제거하여 후속 공정의 안정성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 한다. 잔사유는 asphaltene 및 금속 성분을 다량 포함하고 있어 촉매의 코크 형성과 금속 침적을 유발하며, 이에 따라 촉매 성능 저하가 빠르게 진행된다(Pham et al., 2025). 이러한 특성에도 불구하고 RDS 촉매는 산업적으로 재생공정이 확립되어 반복적으로 사용되고 있다(Ying et al., 2025; Pham et al., 2025). 재생공정의 에너지 소비와 효율성은 전체 환경영향에 중요한 요인으로 작용하므로, RDS 촉매에서는 재생공정의 에너지 효율 개선을 통한 환경영향 저감이 핵심 검토 대상이 된다.

PDH 촉매는 프로필렌을 직접 생산하는 대표적인 on-purpose 공정의 중심 소재이며, 프로필렌 생산에서 중요한 역할을 한다(Sun et al., 2024). PDH 촉매는 반응 중 코크 형성 및 활성금속 소결로 인해 성능이 저하되고, 재생공정을 거치더라도 활성 회복에 한계가 존재할 수 있다(Sun et al., 2024; Anekwe and Isa, 2025). 이에 따라 사용후 촉매를 단순 폐기하는 대신 지지체 등 유용 성분을 회수하여 재활용하는 재자원화 전략을 검토할 필요가 있다.

이와 같이 RDS 촉매와 PDH 촉매는 산업적 활용 및 열화 특성에 따라 적용 가능한 자원순환 전략에 차이를 보인다. RDS 촉매는 재생 중심의 순환 구조가 이미 확립되어 있어 공정 효율 개선이 주요 검토 대상이 되는 반면, PDH 촉매는 재생 한계로 인해 폐촉매로부터 유용 성분을 회수하는 재자원화 접근이 보다 중요한 전략으로 고려된다.

따라서 본 연구에서는 RDS 및 PDH 폐촉매를 대상으로 상이한 자원순환 접근 전략을 적용하여 환경적 유효성을 정량적으로 평가하였다. RDS 촉매의 경우 기존 폐촉매 재생공정을 대상으로 엑서지 분석 및 핀치 분석 기반의 공정 개선을 적용하여 개선 전·후 공정의 환경영향을 비교하였으며, PDH 촉매의 경우 폐촉매로부터 알루미나 지지체를 회수하는 재자원화 공정과 신재 알루미나 생산공정을 비교하였다.

본 연구의 공통 분석목적은 폐촉매에 적용되는 서로 다른 자원순환 전략의 환경적 효과를 동일한 LCA 평가 프레임워크에서 분석하는 것이다. 이를 위해 두 사례 모두 EF 3.1 방법론과 cradle-to-gate 시스템 경계를 적용하고, 기능단위당 환경영향과 주요 기여요인을 분석하였다. 다만 RDS 사례는 동일한 재생공정의 개선 전·후를 비교하고, PDH 사례는 회수 알루미나와 신재 알루미나의 생산단계를 질량 기준으로 비교하므로, 두 사례의 절대값을 직접 비교하지 않고 각 사례 내부의 대안 간 차이를 해석하였다.

폐RDS 촉매재생공정

폐RDS 촉매 재생공정의 개선공정은 엑서지 분석(Exergy Analysis)을 통해 도출된 에너지 손실 구간을 대상으로 Linnhoff and Hindmarsh(1983)의 핀치 설계방법에 기반한 열교환망 재구성을 적용한 에너지 저감형 공정이다. 기존 공정에서는 공기 예열기와 냉각기에서의 에너지 손실이 크게 나타났으며, 개선공정에서는 배소 후 발생하는 고온 유출물의 열을 공정 내에서 회수하여 예열 단계에 재활용함으로써 외부 유틸리티 사용량을 감소시켰다. 또한 열회수 효과가 작은 일부 열교환 구간은 제외한 공정 안으로 재구성하였다. ΔH 값으로 열교환 온도 차가 5℃ 미만인 열교환기는 열교환량 대비 설치비가 과도하다고 판단하여 제거하였으며, 원활한 유틸리티 공급을 위해 공기예열기를 추가하였다.

기존 공정의 외부 고온 유틸리티와 저온 유틸리티 사용량은 각각 143.17 kW와 134.40 kW로 산정되었다. 핀치 분석을 통해 열교환망을 재구성한 결과 공정 내 열회수량은 96.8 kW에서 229.0 kW로 증가하였으며, 최종 개선안의 고온 유틸리티와 저온 유틸리티 사용량은 각각 9.57 kW와 4.16 kW로 감소하였다. 이는 기존 공정 대비 각각 93.32%와 96.90%의 감소에 해당한다.

이러한 공정 개선을 바탕으로, 기존 폐RDS 촉매 재생공정 대비 저감되는 환경영향을 전과정평가를 활용하여 정량적으로 평가하였다. 기존 폐RDS 촉매재생공정은 Fig. 1과 같으며, 에너지 저감형 폐RDS 촉매 재생공정은 Fig. 2와 같다.

Fig. 1.

Process flow diagram of the existing spent residue desulfurization catalyst regeneration process.

Fig. 2.

Process flow diagram of the energy-optimized spent RDS catalyst regeneration process.

폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체 회수

촉매 성분의 회수는 크게 금속 성분의 회수와 지지체 회수로 구분되며, 본 연구에서는 CATOFIN® 공정에 사용되는 Cr₂O₃/Al₂O₃ 촉매의 알루미나 지지체 회수 공정을 대상으로 하였다. 프로판 탈수소화(Propane Dehydrogenation, PDH) 공정에 사용되는 Cr₂O₃/Al₂O₃ 촉매는 수명 종료 후 폐기되기 전에 지지체인 알루미나를 회수하여 흡착제 등으로 재자원화가 가능하며, 본 연구에서는 해당 재자원화 공정의 환경영향을 분석하였다. 또한 회수된 알루미나의 환경적 유효성을 정량적으로 평가하기 위하여, 천연자원으로부터 생산된 신재 알루미나(virgin Al₂O₃) 생산 공정과의 환경영향 비교를 수행하였다. 회수된 알루미나는 흡착제 원료 등으로의 활용 가능성을 전제로 평가하였으나, 본 연구에서는 신재 알루미나와의 물성 및 흡착성능 동등성을 별도로 검증하지 않았다.

전체 공정은 크게 Sintering(소결) – Hydration(수화) – Carbonation(탄산화) – Drying(건조)의 4개 단위공정으로 구성되어 있다. 먼저 상온 상태의 폐프로판 탈수소화 촉매(Propane Dehydrogenation, PDH), Cr₂O₃/Al₂O₃ 1 t/h를 Na₂CO₃ 2 t/h와 함께 3개의 열교환기와 1개의 가열기를 거쳐서 소결 반응기(Sintering Reactor)에 투입한다. 소결 반응기에서는 800℃, 상압 조건에서 Na₂CO₃를 촉매 금속 성분 및 지지체 성분과 각각 반응시켜 NaAlO₂(s)와 NaCrO₂ (s)를 생성하며, 이때 CO₂가 부산물로 배출된다. CO₂ 생성량은 약 360 kg/h 수준이며 800℃의 고온이므로 첫 번째 건조기(Dryer 1)에 열에너지를 먼저 전달하여 125℃로 냉각 후 다시 열교환기를 통해 Feed 예열에 활용한 후 35℃ 상태에서 냉각기를 거쳐 최종적으로 25℃ 상태에서 탄산화 반응기(Carbonation Reactor)에 원료로 투입된다. 탄산화 반응기에 필요한 CO₂를 소결 반응기에서 배출되는 CO₂로 재활용되며, 최종 제품인 α-Al₂O₃(s)(α-alumina)가 최종 제품으로 회수된다. 폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체를 회수하는 재자원화 공정은 Fig. 3과 같다.

Fig. 3.

Process flow diagram for alumina recovery from spent PDH catalyst.

연구방법

전과정평가

전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)는 제품, 공정 또는 서비스의 원료 취득, 생산, 사용, 재활용 및 폐기에 이르는 전 과정에서 투입되는 자원과 에너지, 배출물 및 폐기물을 정량화하고, 이로 인해 발생할 수 있는 잠재적 환경영향을 평가하는 방법이다. 전 과정에서 발생하는 자원소비와 배출 흐름을 하나의 시스템으로 연결하여 분석함으로써, 환경영향을 특정 공정에 한정하지 않고 제품 시스템 전체 관점에서 파악할 수 있다는 특징이 있다. 또한 LCA는 자원 채취부터 생산, 사용, 재활용, 최종 폐기까지의 전 과정을 함께 고려함으로써, 특정 단계에서의 환경개선 효과가 다른 단계의 환경부하 저감으로 이어지는지를 검토할 수 있다.

LCA는 국제표준화기구(ISO)의 ISO 14040 및 ISO 14044 표준을 기반으로 수행된다. ISO 14040은 LCA의 원칙과 기본 틀을 제시하며, ISO 14044는 목표 및 범위 설정, 전과정 목록분석, 전과정 영향평가, 전과정 해석, 보고 및 검토에 대한 요구사항과 지침을 규정한다(International Organization for Standardization, 2006a, 2006b).

전과정평가는 일반적으로 목표 및 범위 설정, 목록분석, 영향평가, 해석 이렇게 4단계로 이뤄진다. 목표 및 범위 설정 단계에서는 평가 목적, 대상 시스템, 기능단위, 시스템 경계, 주요 가정과 제한사항을 정의한다. 전과정 목록분석 단계에서는 설정된 시스템 경계 내에서 원료, 에너지, 보조물질 등의 투입량과 대기·수계·토양 배출물 및 폐기물 발생량을 수집하고 정량화한다. 전과정 영향평가 단계에서는 목록분석에서 도출된 elementary flow를 인간 건강, 자연환경 및 자원고갈과 관련된 영향지표 결과로 전환한다. 마지막으로 전과정 해석 단계에서는 분석 결과를 목표 및 범위와 연계하여 주요 영향 요인을 파악하고, 자료의 완전성·민감도·일관성을 검토함으로써 결론과 개선 방향을 도출한다(European Commission Joint Research Centre, 2010).

LCA는 단일 공정이나 특정 배출물만을 평가하는 방식과 달리, 제품 시스템 전반에서 발생하는 환경영향을 종합적으로 비교할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 제품 생산 단계의 에너지 사용, 원료 취득 단계의 자원소비, 폐기 단계의 처리 부담 등을 함께 고려하여 환경영향이 크게 발생하는 주요 단계와 공정을 파악할 수 있다. 특히 재활용, 재사용, 에너지 회수와 같은 자원순환 공정은 전과정 관점에서 모델링되어야 하며, 이 과정에서 회수 자원이 기존 원료 또는 제품 생산을 대체함으로써 발생하는 환경적 편익과 추가 처리 부담을 함께 고려할 필요가 있다.

본 연구는 서로 다른 폐촉매 자원순환 전략을 동일한 영향평가 방법론으로 검토하기 위해 공통적으로 European Commission(2021)의 EF 3.1 방법과 cradle-to-gate 시스템 경계를 적용하였다. 각 사례는 (1) 기능단위당 환경영향 산정, (2) 기준 시나리오와 대안 시나리오의 상대 비교, (3) 주요 기여물질 및 에너지 투입의 해석 순으로 평가하였다. RDS는 재생촉매 1 kg 생산을 기능단위로 하여 동일 공정의 개선 전·후를 비교하고, PDH는 시스템 경계에서 공급되는 알루미나계 제품 1 kg을 기능단위로 하여 회수제품과 신재제품을 질량 기준으로 비교하였다.

폐RDS 촉매재생공정

목적 및 범위 설정

폐RDS 촉매 재생공정에 엑서지 분석 및 핀치 분석을 통해 도출된 공정 개선안을 적용하였을 때의 환경영향 저감효과를 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 기존 재생공정을 베이스라인 시나리오로 설정하고, 에너지 손실 구간을 중심으로 열교환망을 재구성한 공정을 개선 시나리오로 설정하였다.

기능단위는 재생된 RDS 촉매 1 kg으로 설정하였으며, 시스템 경계는 cut-off 접근을 적용한 Cradle-to-Gate로 설정하였다. 평가범위에는 재생공정에 투입되는 에너지 및 보조물질의 상류 생산단계와 재생공정에서 발생하는 직접배출을 포함하였다.

폐RDS 촉매는 정유공정 사용단계에서 이미 기능을 수행한 후 재생공정으로 유입되는 폐기물로 간주하였다. 이에 따라 cut-off 접근을 적용하여 폐촉매의 최초 생산 및 사용단계 환경부하는 재생공정에 배분하지 않고, 재생공정에 투입되는 보조물질과 에너지, 공정 직접배출만 포함하였다. 재생에 의해 회피될 수 있는 폐기처리와 신촉매 생산의 대체편익, 재생촉매의 후속 사용 및 최종 폐기단계는 시스템 경계에서 제외하였다. 폐RDS 촉매 재생공정의 목적 및 범위 설정은 Table 1에 제시하였다.

목록분석

폐RDS 촉매 재생공정의 주요 투입물은 원료물질로 폐RDS 촉매가 투입되며, 보조물질로 공기와 옥살산 수용액이 투입된다. 또한 공정 운영을 위한 에너지로는 전기, 냉각수 및 공기가 사용된다.

폐RDS 촉매 재생공정의 주요 투입산출자료는 Table 2와 같으며, 폐쇄형 물질수지표 형식으로 정량화된 자료는 아니다. Table 2 내 시간 단위(/h)가 병기된 항목은 시간당 유량(Flow)을, 별도의 시간 단위가 없는 물질 항목은 기준 공정의 투입량을 의미한다. 에너지 및 유틸리티 항목은 Aspen Plus 기반 공정 시뮬레이션 및 유틸리티 산정자료의 단위를 그대로 유지하여 제시하였다. 한편, Table 2는 환경영향 평가에 반영된 주요 흐름만을 포함하고 있어 투입량과 산출량의 단순 합계가 일치하는 폐쇄형 물질수지(Closed-loop mass balance) 형태로 완결되지는 않는다. 기능단위(Functional unit) 산정 시에는 재생 RDS 촉매 1 kg 산출을 기준으로 제반 투입·산출 데이터를 정리하였다.

Table 2에 제시된 기존공정과 개선공정의 유틸리티 값을 비교한 결과, 전력은 143에서 10으로 93.01%, 냉각수는 80에서 3으로 96.25%, 공기는 55에서 1로 98.18% 감소하였다. 표의 Existing 및 Improved 값은 각 공정에 적용된 값이며, Reduction은 두 값의 차이를 기준으로 산정한 저감률이다.

영향평가

영향평가에는 European Commission(2021)의 EF3.1 방법론을 이용하였으며, LCA for Experts(v 10.8)를 사용하여 환경영향 값을 산정하였다. 영향평가 범주는 16개 항목에 대해서 산정하였으며, 영향평가 범주는 Table 3과 같다.

폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체 회수

목적 및 범위 설정

본 연구에서는 폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체를 회수하는 재자원화 공정의 환경적 유효성을 검토하기 위하여 신재 알루미나 생산공정과의 비교를 수행하였다. 기능단위는 시스템 경계 출구에서 공급되는 알루미나계 제품 1 kg으로 설정하였다. 회수 알루미나가 흡착제 원료로 활용될 가능성을 전제로 신재 알루미나와 질량 기준으로 비교하였으나, 두 제품의 결정상, 순도, 비표면적 및 흡착성능 등 기능적 동등성은 본 연구에서 실험적으로 확인하지 않았다. 따라서 본 비교는 회수제품과 신재제품의 생산단계 환경영향을 질량 기준으로 검토한 선별적 비교이며, 회수제품의 완전한 대체 가능성을 입증하기 위한 비교는 아니다.

시스템 경계는 Cradle-to-Gate로 설정하여 원료 및 보조물질의 생산부터 최종 알루미나계 제품이 공정 출구에서 생산되는 시점까지를 포함하였으며, 사용 및 폐기 단계는 제외하였다. 폐PDH 촉매는 사용단계에서 기능을 완료한 폐기물로 간주하여 cut-off 접근을 적용하였으며, 최초 촉매 생산 및 사용단계의 환경부하는 회수공정에 배분하지 않았다. 회수공정에 투입되는 보조물질과 유틸리티, 공정 직접배출 및 부산물 처리부하는 포함하였으며, 폐촉매의 회피 폐기편익, 회수 알루미나의 신재 대체편익 및 Cr 성분의 회수편익은 반영하지 않았다. 신재 알루미나의 환경영향은 신품 데이터 수집의 한계를 고려하여 ecoinvent v3.12 데이터베이스의 “aluminium oxide production” (RoW, reference product: aluminium oxide, metallurgical) 데이터셋을 이용하여 산정하였다. 폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체를 회수하는 재자원화 공정의 목적 및 범위 설정은 Table 4와 같다.

목록분석

폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체를 회수하는 공정에는 모델 조성상 γ-Al₂O₃(s)와 Cr₂O₃(s)로 구성된 폐PDH 촉매가 투입되며, 보조물질로 Na₂CO₃, H₂O, H₂O₂가 사용된다. 또한 공정 운영을 위한 유틸리티로 증기와 전기가 투입된다. 공정에서 발생하는 Na₂CrO₄(s), NaOH, NaHCO₃, NaAlO₂(s), NaAl(OH)₄는 매립 처리되는 부산물로 가정하였다. 폐PDH 촉매 재자원화 공정에 적용된 주요 투입 및 산출자료는 Table 5와 같다.

영향평가

영향평가에는 European Commission(2021)의 EF3.1 방법론을 사용하였으며, 알루미나 지지체를 회수하는 공정에 대해서는 LCA for Experts(v 10.8)를 활용하여 환경영향 값을 산정하였다. 영향평가 범주는 폐RDS 촉매재생공정에서 활용된 영향평가 범주와 같으며, Table 3과 같다.

결과 및 고찰

폐RDS 촉매재생공정

기존 폐RDS 촉매 재생공정의 Climate Change - total은 기능단위인 재생촉매 1 kg당 19.83 kg CO₂ eq.로 산정되었으며, 개선공정은 18.39 kg CO₂ eq.로 산정되었다. 이에 따라 개선공정의 Climate Change - total은 기존공정 대비 약 1.44 kg CO₂ eq./kg, 7.26% 감소한 것으로 나타났다. 두 공정에는 동일한 옥살산 수용액 투입량과 공정 직접 CO₂ 배출량이 반영되었으며, 공정 개선에 따른 에너지 및 유틸리티 요구량 감소가 두 시나리오 간 환경영향 차이에 주로 기여하였다.

기존공정과 개선공정의 16개 영향범주를 비교한 결과, 개선공정의 환경영향은 모든 영향범주에서 감소하였으며, 영향범주별 감소율은 0.13–51.77%로 나타났다. 상대적 감소폭은 Ionising radiation, human health가 51.77%로 가장 크게 나타났으며, Eutrophication, freshwater 20.84%, Resource use, fossils 9.63% 순으로 나타났다. 기존공정과 개선공정의 영향범주별 환경영향 산정 결과는 Table 6과 같다.

RDS 공정의 에너지 및 유틸리티 요구량은 개선공정에서 크게 감소하였으나, Climate Change - total의 감소율은 7.26%로 상대적으로 작게 나타났다. 이는 두 시나리오에서 동일하게 반영된 옥살산 수용액 투입과 공정 직접 CO₂ 배출이 Climate Change - total의 상당 부분을 차지하기 때문이다. 따라서 열교환망 개선은 에너지 및 유틸리티 관련 환경영향을 줄이는 데 효과적인 것으로 나타났으며, 전체 환경영향을 추가로 저감하기 위해서는 옥살산 사용량과 공정 직접배출에 대한 검토가 함께 이루어질 필요가 있다.

폐PDH 촉매로부터 알루미나 지지체 회수

신재 알루미나와 폐PDH 촉매 유래 회수 알루미나의 Climate Change - total은 각각 1.54 kg CO₂ eq./kg 및 14.45 kg CO₂ eq./kg으로 산정되어, 회수공정이 신재 생산공정보다 약 9.42배 높게 나타났다. Resource use, fossils와 Resource use, mineral and metals를 제외한 14개 영향범주에서도 회수공정의 환경영향이 신재 생산공정보다 높았으며, 영향범주별 차이는 약 2.37–25.10배 범위로 나타났다. 신재 알루미나와 폐PDH 촉매 유래 회수 알루미나의 영향범주별 환경영향 산정 결과는 Table 7과 같다.

폐PDH 촉매 유래 알루미나 회수공정의 Climate Change - total에 대한 주요 기여도는 탄산나트륨 약 51.4%, 과산화수소 약 15.1%, 공정 투입 CO₂ 약 12.1%, 부산물 매립 약 10.1%, 증기 약 6.5%, 전력 약 4.7% 순으로 나타났다. 이에 따라 회수공정의 환경영향을 저감하기 위해서는 고온 소결공정의 에너지 사용뿐만 아니라 탄산나트륨과 과산화수소의 투입량 및 부산물 발생량을 함께 줄이는 방안이 우선적으로 검토될 필요가 있다.

다만, 본 비교는 시스템 경계에서 공급되는 알루미나계 제품 1 kg을 기준으로 수행한 선별적 비교이며, 회수 알루미나와 신재 알루미나의 결정상, 순도, 비표면적 및 흡착성능 등에 대한 기능적 동등성은 실험적으로 확인하지 않았다. 따라서 본 결과는 두 제품의 완전한 대체 가능성을 의미하기보다 설정된 생산단계에서의 환경영향 차이를 질량 기준으로 비교한 결과로 해석하였다.

결 론

본 연구에서는 폐RDS 및 폐PDH 촉매에 적용되는 서로 다른 자원순환 전략의 환경적 유효성을 전과정평가를 통해 검토하였다. 폐RDS 촉매의 경우 엑서지 분석 및 핀치 분석을 기반으로 열교환망을 개선한 결과, 에너지 및 유틸리티 요구량이 크게 감소하였다. 이에 따라 Climate Change - total은 기존공정의 19.83 kg CO₂ eq./kg에서 개선공정의 18.39 kg CO₂ eq./kg으로 7.26% 감소하였다. 다만 두 공정에 동일하게 반영된 옥살산 수용액 투입과 공정 직접 CO₂ 배출의 영향으로 Climate Change - total의 감소율은 에너지 및 유틸리티 요구량의 감소율보다 상대적으로 작게 나타났다. 이는 RDS 촉매와 같이 재생공정이 확립된 경우 열교환망 개선을 통한 공정 효율화가 환경영향 저감에 유효한 접근임을 보여준다.

반면, 폐PDH 촉매 유래 알루미나 회수공정의 Climate Change - total은 14.5 kg CO₂ eq./kg으로, 신재 알루미나 생산공정의 1.54 kg CO₂ eq./kg보다 약 9.42배 높게 나타났다. 비교 가능한 14개 영향범주에서도 회수공정의 환경영향이 신재 생산공정보다 높게 산정되었다. 회수공정의 Climate Change - total에는 탄산나트륨, 과산화수소, 공정 투입 CO₂, 부산물 매립, 증기 및 전력 순으로 크게 기여하였다. 따라서 폐PDH 촉매 유래 알루미나 회수공정의 환경성을 개선하기 위해서는 고온 소결공정의 에너지 효율화뿐만 아니라 탄산나트륨과 과산화수소의 투입량 및 부산물 발생량을 함께 저감하는 공정 개선이 필요하다.

이러한 결과는 폐촉매의 자원순환이 일률적으로 환경적 편익을 발생시키는 것이 아니라, 촉매의 특성, 적용되는 자원순환 전략 및 공정의 에너지·물질 투입구조에 따라 환경성이 달라질 수 있음을 보여준다. RDS 촉매와 같이 재생 중심의 순환구조가 적용되는 경우에는 공정 효율 개선을 통한 환경영향 저감이 가능하지만, PDH 촉매와 같이 유용성분 회수를 위한 추가적인 물질 및 에너지 투입이 요구되는 경우에는 회수공정 자체의 환경부하를 우선적으로 검토할 필요가 있다. 따라서 폐촉매 자원순환 기술의 환경적 유효성은 재생 또는 재자원화라는 전략 자체가 아니라, 개별 공정의 투입·산출구조와 주요 환경영향 기여요인을 기준으로 평가할 필요가 있다.

본 연구의 결과는 설정된 시스템 경계와 비교조건을 고려하여 해석할 필요가 있다. RDS 사례는 폐촉매의 상류 생산부하와 회피 폐기편익을 포함하지 않은 재생공정 단계의 비교이며, PDH 사례는 폐촉매 투입에 cut-off 접근을 적용하고 Cr 성분의 회수편익과 폐촉매의 회피 폐기편익을 반영하지 않았다. 또한 폐PDH 촉매 유래 회수 알루미나와 신재 알루미나의 결정상, 순도, 비표면적 및 흡착성능 등에 대한 기능적 동등성은 실험적으로 확인하지 않았으므로, 해당 비교는 알루미나계 제품 1 kg을 기준으로 한 질량 기반의 선별적 평가로 한정된다. 향후에는 회수제품의 품질과 대체 가능성을 검증하고, 부산물 처리 및 Cr 성분 회수에 따른 편익을 포함한 민감도 분석을 수행함으로써 폐촉매 자원순환 전략의 환경적 유효성을 보다 구체적으로 검토할 필요가 있다.