한국기계연구원을 중심으로 화학·생산기술·과학기술연구원 등이 참여한 플라즈마 활용 폐유기물 고부가가치 기초원료화 사업단이 세계 최초로 다양한 폐플라스틱을 복잡한 선별 과정과 라벨 제거 과정 없이 바로 플라스틱 원료로 되돌릴 수 있는 플라즈마 기반 재활용 기술을 개발했습니다.
기존 폐플라스틱 처리 방식은 소각이나 단순 재활용이 대부분이었습니다.
특히 화학적 재활용은 경제성이 낮고 선별 과정이 까다로워 국내 재활용률이 1% 미만에 불과했습니다.
열분해 방식 역시 450~600℃에서 진행되는데, 수백 종의 부산물이 뒤섞여 실제 활용 가능한 원료는 20~30%에 그쳤습니다. 또 소각 시에는 탄소배출이 불가피합니다.
연구진은 이런 한계를 넘기 위해 플라즈마 전환 공정을 도입했습니다.
연구진은 세계 최초로 100% 수소 기반의 고온 플라즈마 토치를 개발했습니다.
이를 통해 혼합 플라스틱을 1,000~2,000℃ 초고온에서 불과 0.01초 만에 분해하는 데 성공했습니다.
그 결과 플라스틱 제조의 핵심 원료인 에틸렌과 벤젠을 높은 선택도로 얻을 수 있었고, 정제 과정을 거치면 99% 이상의 고순도 원료 확보도 가능합니다.
특히 기존 공정에서 활용이 어려웠던 왁스까지 80% 이상 전환해 에너지 효율을 크게 높였습니다.
부산물 처리도 가능해 장기 운전 안정성까지 확보했습니다.
이 기술이 상용화되면 현재 1% 미만의 국내 화학적 재활용률을 획기적으로 끌어올리고, 소각 대신 재활용을 통해 탄소배출 저감 효과도 기대할 수 있습니다.
이미 파일럿 운전에서 경제성도 입증돼, 생산된 에틸렌 단가는 기존 에틸렌 원료 가격과 수준과 비슷하게 분석됐습니다.
연구팀은 2026년부터 실증 사이트에서 장기 검증을 진행해 상용화를 앞당길 계획입니다.
송영훈 사업단장은 "폐플라스틱을 경제성 있게 원료로 되돌린 세계 최초의 공정으로, 폐기물과 탄소 문제를 동시에 해결할 수 있을 것"으로 기대했습니다.
