[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 이화여대는 김우재 화공신소재공학과 교수 연구팀이 분리수거되지 않은 폐플라스틱 혼합물에서 이산화탄소 배출 없이 청정수소를 직접 생산하는 촉매 공정을 세계 최초로 개발했다고 9일 밝혔다.

김 교수가 박아형 미국 UCLA(캘리포니아대 로스앤젤레스 캠퍼스) 교수, 김현아 한국항공대 교수, 임형규 강원대 교수와 함께 수행한 이번 연구 논문은 자연과학 분야 국제 학술지인 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 지난 7일 온라인 게재됐다.

이번 연구는 재활용이 어려워 대부분 열회수·소각 경로로 처리되던 폐플라스틱을 미래 에너지원으로 전환할 수 있는 기술적 돌파구로 평가된다.

기존의 폐플라스틱 재활용은 투명 페트(PET)를 제외하면 고부가 화학적 재활용이 어려웠다. 이에 분리수거가 이뤄지는 국내 현장에서는 투명 PET 중심으로 수거가 이뤄져, PET를 제외한 다수 플라스틱은 재활용 대신 열회수나 소각 방식으로 처리됐다. 이 과정에서 발생하는 탄소 배출과 환경 부담 심화가 고질적 문제로 남았다.

이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 '알칼리 열처리(ATT)' 기술을 도입했다. 이는 수산화나트륨을 활용해 비교적 낮은 온도에서 플라스틱을 분해하고 수소를 선택적으로 생산하는 공정이다.

연구팀은 기존에 축적해 온 바이오매스(해조류·폐목재 등) 기반 수소 생산기술을 화석원료 기반 고분자 물질인 플라스틱에 적용하기 위한 폐플라스틱 열산화 전처리 전략을 고안했다.

이를 통해 반응성이 낮아 기존 열처리 공정으로는 수소 생산 효율을 높이기 어려웠던 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP) 등 고분자 사슬에 산소 함유 작용기를 도입함으로써, 바이오매스와 유사한 고반응성 상태로 전환했다.

그 결과 정교한 사전 선별 과정 없이도 PET, PE, PP가 뒤섞인 혼합 폐플라스틱 상태에서 청정수소를 직접 생산할 수 있음을 증명했다.

또한 개발된 공정은 폐플라스틱 유래 탄소를 탄산염 형태로 포집한다. 이를 통해 탄소 배출 부담을 줄이면서, 동시에 고부가가치 에너지원인 청정수소를 대량으로 생산할 수 있는 '폐기물-청정에너지 전환'의 일체형 모델을 제시한 것이다.

김 교수는 "그동안 환경오염의 상징이었던 폐플라스틱을 탄소중립 시대의 청정수소 자원으로 재정의했다"며 "상용화의 가장 큰 장벽이었던 선별 비용과 공정 복잡성을 낮춘 만큼, 향후 수소경제와 순환경제를 동시 뒷받침하는 차세대 핵심 기술이 될 것"이라고 연구 의의를 밝혔다.


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