순환 경제를 위한 설계

더 이상 필요 없는 토스터를 어떻게 처리하시나요? 최근까지만 해도 토스터가 고철 더미에 버려질 때까지 아무도 이 질문에 대해 생각하지 못했습니다. 오늘날 순환 경제를 지지하는 사람들은 제품 수명 종료 문제를 해결하기에 가장 좋은 시점은 제품을 처음 설계할 때라고 주장합니다. 바로 이 시점이 순환 경제의 잠재력이 가장 큰 시점입니다. 토스터 설계자가 토스터를 일회용 기기가 아닌 보존할 가치가 있는 제품으로 생각했다면, 여러분의 선택지는 훨씬 더 다양해졌을 것입니다.

런던에 본사를 둔 에이전시 오브 디자인(AoD)의 디자이너들이 바로 그렇게 했습니다. "전자 제품의 수명이 다한 과정을 살펴보고, 그 안에 담긴 소재를 최대한 활용할 수 있는 대안을 설계하는" 프로젝트의 일환으로, AoD 디자인팀은 평범한 토스터를 새롭게 생각하는 도전에 나섰습니다. 그들은 세 가지 서로 다른 접근 방식을 고안했는데, 회사 측은 각 접근 방식이 "처음부터 순환성을 디자인하는 데 있어 각기 다른 전략을 구현한다"고 설명합니다.

장수를 위한 디자인

AoD는 오랫동안 제품 디자인을 지배해 온 계획된 노후화에 대한 공격으로 시작했습니다. 알루미늄은 "재료적 특성의 손실 없이" 재활용되며, 당분간 재활용 업체들에게 가치 있는 소재로 남을 가능성이 높다는 점을 인지한 디자인팀은 옵티미스트(Optimist)로 알려진 최초의 토스터의 모든 부품을 알루미늄으로 제작했습니다. "100% 재활용 소재로 시작해서 수명이 다한 후에도 다른 제품으로 무한히 재활용될 수 있다는 것을 알고 있었습니다."

제품의 수명을 극대화하기 위해 AoD 디자이너들은 "아무런 고장도 없을 만큼 단순한" 디자인을 추구했습니다. Optimist는 움직이는 부품을 거의 사용하지 않고, 토스터에서 가장 수명이 짧은 부품인 가열 요소를 쉽게 분리하고 교체할 수 있도록 했습니다.

디자인팀은 또한 오랫동안 사용할 수 있는 토스터의 가치를 중요하게 생각했습니다. 토스터는 "거친 표면 질감으로 우아하게 오래 사용할 수 있도록" 제작되었으며, 알루미늄에 생년월일을 새겨 넣어 소유주들이 매년 그 가치를 기념할 수 있도록 했습니다. 옵티미스트는 "대대로 토스터를 물려줄 때, 자녀들이 55,613번의 토스트를 즐겼다는 것을 알게 될 것"이라는 간단한 토스트 카운터까지 포함시켰습니다.

이처럼 수명이 긴 제품을 만드는 데 있어 가장 큰 과제는 실행 가능한 사업 계획을 세우는 것입니다. 대공황 당시 "계획적 노후화"라는 용어가 등장한 이후, 미국과 세계 경제의 상당 부분은 정해진 수명을 가진 제품의 폐기 및 교체에 의존해 왔습니다. 저자 자일스 슬레이드가 『Made to Break』 에서 지적했듯이, 계획적 노후화는 "미국인의 의식을 형성하는 시금석"이 되었습니다.

조명 업계는 2008년 장수명 LED 전구가 주택 시장에 처음 출시된 이후 이 문제로 고심해 왔습니다. JB 맥키넌은 뉴요커 에 기고한 "LED 딜레마: '내구성 있는 제품'은 왜 없는가"라는 기사에서 지금까지 나온 해답은 그다지 고무적이지 않았습니다. 일부 기업은 수명이 점점 짧아지는 저렴한 전구를 개발하며 계획된 노후화로 회귀하고 있는 반면, 다른 기업들은 주택 조명 사업에서 손을 뗐습니다. 예를 들어, 2015년 10월 맥키넌은 제너럴 일렉트릭(GE)이 "GE 라이팅을 분할하여 사실상 매각하기 쉬운 전구 사업부만 남겼다"고 지적했습니다.

자동차 분야를 비롯해 노후화가 진행 중인 조명 시장이 아직 남아 있지만, 업계는 수명 연장을 위한 다른 방안을 적극적으로 모색하고 있습니다. 예를 들어 필립스(Phillips)는 조명을 제품 판매에서 서비스 판매로 전환하는 추세입니다. Navigant Consulting의 최근 보고서 "상업용 건물 조명 시스템의 제3자 관리: 글로벌 시장 분석 및 예측"에 따르면, 이러한 추세는 점차 확산되고 있습니다.

기업들은 또한 자사 LED 제품을 다른 제품과 차별화하고 지속적인 업데이트 기회를 제공하는 스마트 기술을 도입하고자 합니다. 예를 들어, 상업 분야에서 GE는 내장된 센서가 해당 지역에서 총격을 감지할 때마다 당국에 경보를 발령하는 가로등을 개발하고 있습니다. 주택 시장의 경우, 맥키넌은 실리콘 밸리에 본사를 둔 스트래티지스 언리미티드(Strategies Unlimited)의 LED 및 조명 연구 책임자인 필립 스몰우드의 말을 인용하며, "조명은 모든 곳에 빛을 사용하기 때문에 다른 연결 제품을 집안에 배치할 수 있는 완벽한 매개체입니다."라고 말했습니다.

규제는 또한 장수명 제품 기반 비즈니스 모델의 토대를 마련하는 데 도움이 될 수 있습니다. 노팅엄 트렌트 대학교의 디자인 교수이자 저서 『 장수명 제품(Longer-Lasting Products) 』의 편집자인 팀 쿠퍼는 노후화에 대한 처벌이나 장수에 대한 보상을 제공하는 정부 규제에서 해결책을 모색합니다. 하지만 쿠퍼가 인지하고 있듯이, 규제는 문화를 따르며, 일회용 문화는 변화에 매우 더딘 것으로 악명 높습니다.

모듈형 설계: 제품이 아닌 부품 교체

제품 수명을 연장하는 또 다른 방법은 사용자가 전체 제품을 교체하지 않고도 부품을 교체할 수 있도록 하는 모듈식 방식을 사용하는 것입니다. 이는 AoD가 토스터를 재설계하기 위해 취한 두 번째 전략이었습니다. 프래그매티스트(Pragmatist) 모델은 모듈식 토스트 슬롯을 설계하여 고객이 원하는 크기의 토스터를 만들 수 있도록 했습니다. 또한 모듈식 설계 덕분에 고장 난 토스트 슬롯을 분리하여 교체하더라도 사용자가 토스트를 계속 만들 수 있도록 했습니다. AoD는 이러한 모듈을 "우편함에도 들어갈 만큼 얇아서 소비자의 반품 절차를 최대한 간편하게" 설계했습니다.

엘렌 맥아더 재단은 성능이 훨씬 더 중요한 모듈형 설계의 또 다른 사례를 강조합니다. 자산 기반 금융 솔루션 제공업체인 DLL은 구급차가 출시된 지 불과 몇 년 만에 경매에 부쳐지는 것을 보고, 조사 결과 엔진과 기어박스와 같은 섀시 구성품의 높은 유지 보수 비용이 소유주들이 차량을 반환하게 된 원인이라는 사실을 발견했습니다.

구급차에서 가장 중요한 부분인 모든 의료 장비를 보관하고 환자를 운반하는 대형 상자는 전반적으로 양호한 상태였습니다. DLL은 새 차대에 쉽게 탈부착할 수 있는 환자 관리 모듈을 설계하여 고객 비용을 20% 절감하고 차량의 사용 수명을 두 배로 늘렸습니다.

분해를 위한 설계

모듈식 구조는 개인이 직접 분해할 수 있도록 하지만, 대량 생산된 제품에서 가치를 창출하려는 기업에게는 별 도움이 되지 않습니다. AoD 설계자들은 세 번째 토스터 설계를 위해 구성 부품의 손상이나 재료 혼합 없이 빠르고 쉽게 분해할 수 있는 저렴한 토스터를 개발했습니다. 그 해결책은 작은 펠릿이 들어 있는 스냅핏 조인트를 사용하여 조립된 토스터였습니다. AoD는 "저렴한 자본 장비"라고 말하며, 진공 챔버에 넣으면 펠릿이 팽창하여 모든 조인트가 열리고 분해된 제품이 남게 됩니다.

AoD 전략은 Active Disassembly Research의 Joseph Chiodo가 개척한 스마트 소재를 이용한 능동적 분해(ADSM)라는 개념과 유사합니다. Chiodo는 특정 온도(일반적으로 발생하는 온도보다 더 뜨겁거나 차가움)에 도달할 때까지 모양을 유지하는 "메모리 소재"를 사용하여 나사와 기타 종류의 커넥터를 개발했습니다.

제품이 작동 온도까지 가열되거나 냉각되면 모든 나사산이 풀리고 구성 부품은 손상되지 않은 채 분해됩니다. 온도만이 분해를 유발하는 유일한 방법은 아닙니다. Active Disassembly 웹사이트에 따르면, 토스터와 마찬가지로 압력 변화도 분해를 유발할 수 있으며, "전자레인지, 적외선, 소리, 컴퓨터 및 로봇 제어, 전류 또는 자기장"을 통해 분해가 유발될 수도 있습니다.

순환 경제를 위한 플라스틱

플라스틱은 순환 경제에 가장 큰 과제 중 하나입니다. 플라스틱은 어디에나 존재하며 석유로 만들어지고 분해되는 데 수백 년이 걸립니다. 세계경제포럼(WEF)의 2016년 보고서 "새로운 플라스틱 경제: 플라스틱의 미래 재고"에 따르면 플라스틱 포장재는 특히 심각한 문제입니다. "짧은 최초 사용 주기 이후 플라스틱 포장재 가치의 95%, 즉 연간 800억 달러에서 1,200억 달러가 경제에서 손실됩니다. 플라스틱 포장재의 무려 32%가 수거 시스템을 통과하지 못해 상당한 경제적 손실을 발생시킵니다." 보고서는 "플라스틱 포장재의 이러한 사용 후 외부 비용과 생산 과정에서 발생하는 온실가스 배출 관련 비용을 합치면 연간 400억 달러로 보수적으로 추산되며, 이는 플라스틱 포장 산업의 총 이익을 초과합니다."라고 말합니다.

플라스틱 재활용률이 낮은 이유 중 하나는 특정 포장재에 필요한 품질을 얻기 위해 두 가지 이상의 서로 호환되지 않는 소재를 결합하는 경우가 많기 때문입니다. 다우의 글로벌 지속가능성 담당 이사인 제프 우스터에 따르면, 냉동식품부터 세탁 세제 캡슐까지 모든 것에 사용되는 플라스틱 파우치가 좋은 예입니다.

이 파우치는 전통적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어지며, 폴리에틸렌 필름에 라미네이팅됩니다. 우스터는 이 두 가지 플라스틱을 사용함으로써 파우치에 "멋진 광택과 선반 위에 세워둘 수 있는 견고함"을 부여하고, "포장 기계에서 고속으로 작동할 수 있는 능력"을 제공한다고 말합니다. 또한 재활용이 불가능하게 만듭니다.

이 문제를 해결하기 위해 Dow 연구진은 모든 제품 설계 사양을 충족하면서도 PET가 아닌 두 가지 유형의 폴리에틸렌으로 만들어진 새로운 포장 구조를 개발했습니다. Wooster는 "서로 호환되는 여러 유형의 폴리에틸렌을 결합하여" Dow가 플라스틱 쇼핑백과 함께 슈퍼마켓 쓰레기통에서 재활용할 수 있는 스탠드업 파우치를 만들었다고 설명합니다. 이 혁신적인 소재는 Seventh Generation 식기 세척기 포드 파우치로 처음 사용되었습니다. 재활용 폴리에틸렌의 주요 용도는 제품의 원래 가치를 상당 부분 유지하는 새로운 쇼핑백과 최소 50년 동안 플라스틱을 효과적으로 재활용할 수 있는 목재-플라스틱 복합재입니다.

스탠드업 파우치는 다우가 순환 경제에 기여한 유일한 사례는 아닙니다. 2016년 가을에 발표된 또 다른 혁신은 폴리프로필렌 기반 올레핀 블록 공중합체로 만든 제품입니다. 과거에는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함한 소비 후 폐기물이 재활용되기 어려웠습니다. 다우의 혁신은 흔히 사용되는 이 두 가지 수지를 결합하여 경질 용기 및 드럼, 가정용 용기, 산업용 탱크, 카약, 유연 포장재 등 다양한 제품을 만들 수 있게 해 주며, 다우 측은 이러한 제품들이 "재활용 업체와 브랜드 소유주에게 업사이클링 기회를 제공한다"고 밝혔습니다.

스스로 추적하는 제품

놀랍도록 간단한 아이디어가 순환 경제를 뒷받침하는 더 많은 혁신을 주도하고 있습니다. 바로 소유물 추적입니다. "사물 인터넷"을 포함한 디지털 기술은 기업이 위치, 가용성 및 상태를 보고할 수 있는 "지능형 자산"을 설계할 수 있도록 지원합니다. 이러한 정보를 "빅데이터"로 전달, 축적 및 처리하는 능력은 기업이 시간이 지남에 따라 이러한 자산의 가치를 극대화할 수 있도록 지원합니다.

예를 들어, 캐터필러(Caterpillar)는 현장 장비를 모니터링하는 온보드 센서와 예측 진단 기술을 결합하여 제품 수명을 연장하고 있습니다. 이 기술을 통해 회사는 고장 후 수리에서 고장 전 수리로 전환하고, 장비 사용 방식에 따라 유지 관리를 개선할 수 있습니다. 이를 통해 고객의 가동 중단 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

IBM은 유사한 기술을 사용하여 제품 관리자가 제품의 다음 최적 용도를 선택할 수 있도록 돕는 재사용 선택 도구(Reuse Selection Tool)라는 포괄적인 분석 자산을 개발했습니다. 현재 프로토타입 단계인 이 도구는 장비의 모듈성 및 재사용 가능성, 규정, 시장 가격, 재제조 비용, 수요 및 공급에 대한 정보를 포함한 광범위한 세부 데이터를 수집하여 제품 관리자가 단위별로 재제조, 재활용 또는 폐기 여부를 결정할 수 있도록 지원합니다. 또한 왓슨 시스템이 개척한 인지 컴퓨팅을 활용하여 데이터를 해석하는 가능성도 모색하고 있습니다.

새로운 기업 간 공유 플랫폼인 FLOOW2는 더 간단한 접근 방식을 취합니다. 스스로 정보를 추적하는 지능형 자산에 의존하는 대신, 기업들이 장비와 시설을 광고하고 구매가 아닌 임대로 제공할 수 있는 크레이그리스트(Craigslist) 유형의 마켓플레이스를 구축했습니다. 이러한 협력적 소비는 이미 소비자 수준에서 공유 경제를 활성화하고 있습니다. FLOOW2의 혁신은 이러한 아이디어를 기업 세계로 확장하는 것입니다.

CO²를 사용하는 제품 설계

순환 경제의 주요 목표 중 하나는 지구 평균 기온이 산업화 이전 수준보다 2°C 상승하는 것을 막는 것입니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 이 목표를 달성하려면 향후 34년간 재생에너지와 에너지 효율에 매년 1조 달러를 투자해야 하며, 이는 현재 투자 규모의 세 배에 달하는 규모입니다. IGEL의 선임 연구원이자 CO² Sciences, Inc.의 회장인 버나드 데이비드는 "그럴 가능성은 없습니다."라고 말합니다. 앞으로 펼쳐질 모든 활동들에도 불구하고, 대기 중 이산화탄소의 양은 지구 온난화를 용납할 수 없을 정도로 증가시킬 것입니다.

이 문제에 대한 잠재적 해결책 중 하나는 온실가스를 지하에 매립하는 탄소 포집 및 저장(CCS)입니다. 하지만 이 전략은 아직 기술적으로 실현 가능하지 않습니다. GreenBiz의 최근 기사 "탄소 포집 및 저장 분야에서 주목해야 할 7대 기업"은 "현재 대부분의 CCS 기술은 탄소를 격리하는 데 너무 많은 에너지를 소모하기 때문에 경제성이 낮아 아직 대규모로 도입되지 않았다"고 보고합니다.

버나드 데이비드의 아이디어이기도 한 글로벌 CO² 이니셔티브는 다른 접근 방식을 취합니다. 단순히 가스를 파괴적인 폐기물로 매립하는 대신, 이 이니셔티브는 새로운 발명과 투자를 통해 세계 경제를 혁신하고, 전 세계 CO²의 최대 10%를 활용하여 유용하고 수익성 있는 제품을 대량 생산하는 것을 목표로 합니다. 맥킨지앤컴퍼니의 시장 평가에 따르면 2030년까지 1조 달러에 달할 수 있는 25개의 잠재적 제품이 선정되었습니다. 각 제품은 준비 상태가 서로 다르며, 이니셔티브는 이를 9단계로 평가합니다. 데이비드는 "의미 있는 영향을 미치려면 이 모든 것을 9단계까지 달성해야 합니다."라고 말합니다.

시멘트는 가장 손쉬운 목표입니다. 이미 사용 중인 한 공정은 시멘트의 가스를 포집하고 양생 과정에서 발생하는 배출량을 획기적으로 줄임으로써 업계의 CO² 배출량을 70%까지 줄일 수 있다고 약속합니다. 시멘트 제조가 CO² 배출량의 7%를 차지하기 때문에 데이비드는 "잠재적으로 이 산업 하나만으로 연간 CO² 배출량을 5%까지 줄일 수 있습니다."라고 말합니다.

2016년 1월에 출범한 이 이니셔티브는 "CO² 기반 제품을 대규모로 생산할 수 있는 완전한 생태계"를 구축하기 위해 노력하고 있다고 데이비드는 설명합니다. 이는 기념비적인 과제이지만, 이니셔티브는 출범 후 1년도 채 되지 않은 2017년 10월 "2030년까지 탄소 포집 및 활용 기술의 글로벌 상용화 잠재력 로드맵" 초안을 발표했습니다. 이 로드맵은 2016년 11월 모로코 마라케시에서 열린 파리 기후 변화 협정 이행을 위한 당사국 총회에서 발표되었습니다.

이니셔티브 로드맵에서 제시하는 것처럼, 앞으로 나아갈 길은 가능성으로 가득 차 있습니다. 기업들이 순환성을 염두에 두고 제품 디자인을 재고하는 과정에서 분명 어려움과 우회로가 있을 것입니다. 하지만 위에서 언급한 디자인 전략들과 아직 상상하지 못했던 다른 전략들 덕분에 순환 경제를 향한 여정은 순조롭게 시작되고 있습니다.