폐페트병에 빛 쬐니 다시 원료로… 재활용 신기술 개발

UNIST-포스텍 교수팀 공동 개발
빛 비춰 섭씨 50도로 가열해 분해
상용화 땐 재활용 비용 절감 기대

ⓒ뉴시스

버려진 페트병을 빛과 열로 분해해 새 페트병과 각종 화학제품을 만드는 원료로 바꾸는 기술이 개발됐다. 기존보다 낮은 온도에서 폐페트병을 분해하고, 생산된 원료도 쉽게 분리할 수 있어 재활용 비용을 줄일 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 류정기 교수팀이 포스텍(POSTECH) 박수진 교수팀과 공동으로 폐페트(PET)에서 두 종류의 화학 원료를 얻는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 페트병을 화학적으로 분해하면 새로운 플라스틱을 만드는 원료를 얻을 수 있다. 하지만 기존 공정은 높은 온도와 압력, 유기용매가 필요한 경우가 많았다. 생산된 물질이 용액에 섞여 있어 이를 분리하고 정제하는 데도 추가 비용이 들었다.

광열 촉매 반응을 이용한 폐플라스틱의 자원순환 개념도.(UNIST 제공. 재판매 및 DB 금지)/뉴스1

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 빛과 열, 특수 촉매를 함께 활용했다. 폐페트를 가루로 만든 뒤 촉매와 함께 묽은 황산 용액에 넣고, 햇빛과 비슷한 인공 빛을 비추면서 섭씨 50도로 가열하는 방식이다.

이 과정에서 페트는 테레프탈산과 에틸렌으로 분해됐다. 테레프탈산은 페트병을 다시 만드는 원료이며, 에틸렌은 다양한 화학제품의 기초 원료다. 특히 테레프탈산은 고체로 걸러내고 에틸렌은 기체로 모을 수 있어 두 물질을 분리하는 과정이 한결 간단해진다.

실험 결과 페트 분말의 73.2%가 24시간 만에 다른 물질로 전환됐다. 테레프탈산과 에틸렌의 수율은 각각 69.4%, 39.1%였다. 실제 폐기된 투명 페트병과 검은색 식품 용기를 사용한 실험에서도 테레프탈산 수율이 각각 91.4%, 90.8%로 나타났다.

수율은 이론적으로 얻을 수 있는 양 대비 실제 생산량을 뜻한다. 다만 상용화까지는 추가 검증이 필요하다. 생산된 물질에 섞인 불순물과 수소 기체를 제거해야 하고, 대량 처리 과정에서도 경제성을 확보해야 한다.

류 교수는 “기존 화학적 재활용은 공정 비용이 많이 들어 상업화가 더딘 상황”이라며 “이번 기술이 원료 생산과 회수 과정을 간소화해 비용을 낮추는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 9월 30일자에 게재됐다.

최창환 기자 oldbay77@donga.com