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[IT뉴스]일반 폐플라스틱, 원재료 수준으로 쪼개 재활용

온카뱅크관리자

2025-02-21 17:57:30

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 <img alt="자연에서 분해가 거의 되지 않는 플라스틱 폐기물은 미세플라스틱을 방출하는 등 환경오염의 주범으로 꼽힌다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/21/dongascience/20250221174626646nldr.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="HNqCnJLKxJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/21/dongascience/20250221174626646nldr.jpg" width="658">
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 자연에서 분해가 거의 되지 않는 플라스틱 폐기물은 미세플라스틱을 방출하는 등 환경오염의 주범으로 꼽힌다. 게티이미지뱅크 제공
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 저온에서 가시광선을 활용해 현재 폐기된 상용 플라스틱들을 원재료 수준으로 분해하는 기술이 개발됐다. 그동안 매우 제한적인 플라스틱에서만 가능했던 재활용 범위를 크게 넓힌 기술로 평가됐다. 아티나 아나스타사키 스위스 취리히연방공대 재료학과 교수팀은 가시광선을 활용해 폐플라스틱을 저온에서 기본 단위체로 분해하는 기술을 개발하고 연구결과를 20일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공개했다.
 플라스틱으로 인한 환경오염을 해결하기 위해 폐플라스틱을 재활용하려는 연구가 꾸준히 계속되고 있다. 그중 플라스틱을 원재료인 모노머(monomer)로 분해하는 방식을 해중합(depolymerization)이라고 한다.
 모노머 수준으로 분해하지 않고 기계적 파쇄·재처리를 거친 재활용 플라스틱은 품질이 낮다는 문제가 있다. 플라스틱을 모노머로 되돌리는 것이 가장 이상적인 플라스틱 재활용 방식이라는 뜻이다.
 400℃ 이상 고온에서 진행되는 해중합 과정은 에너지가 많이 필요하고 함께 일어나는 부반응이 많아 불순물이 생성된다는 문제가 있다. 빛이나 촉매를 활용해 비교적 저온에서 진행되는 해중합 연구는 상용 플라스틱이 아닌 미리 설계된 플라스틱 분해에 한정됐다는 한계가 있었다.
 이번 연구의 제1저자인 왕현석 박사후연구원은 "기존 연구들은 해중합 온도를 낮추기 위해 고분자 사슬에 탄소-염소(C-Cl), 탄소-브롬(C-Br) 등 사전에 도입한 '디자이너(designer)' 폴리머를 개발했다"며 "현재 버려진 플라스틱에는 적용할 수 없는 데다 열에 약한 디자이너 폴리머는 플라스틱 가공 공정을 버티지 못하고 분해된다는 문제도 있다"고 설명했다.
 연구팀은 별도의 전처리 없이도 빛으로 상용 아크릴 폐플라스틱을 모노머로 되돌릴 수 있는 기술을 구현했다.
 빛이 플라스틱을 직접 분해하는 방식은 아니다. 가시광선인 보라색 빛이 플라스틱이 있는 디클로로벤젠 용매 일부를 광분해하면 불안정한 물질인 염소 라디칼(Chlorine radical)이 형성되는데 이 염소 라디칼이 아크릴 플라스틱을 모노머로 분해하는 원리다. 연구팀이 개발한 방법은 90~150℃에서 흔히 아크릴 유리로 불리는 플라스틱인 플렉시글라스를 분자량과 관계없이 98% 이상 해중합했다.
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 <img alt="스위스 취리히연방공대 연구팀은 흔히 아크릴 유리로 불리는 플라스틱인 플렉시글라스를 저온에서 원재료 수준인 모노머로 분해하는 데 성공했다. Hyun Suk Wang/Athina Anastasaki 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/21/dongascience/20250221174628102qdmb.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="XMTiBzbY8d" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/21/dongascience/20250221174628102qdmb.jpg" width="658">
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 스위스 취리히연방공대 연구팀은 흔히 아크릴 유리로 불리는 플라스틱인 플렉시글라스를 저온에서 원재료 수준인 모노머로 분해하는 데 성공했다. Hyun Suk Wang/Athina Anastasaki 제공
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 이번 연구결과는 보편성을 확보했다는 점에서 기존 방식과 차별화된다. 사전에 디자인된 플라스틱이 아닌 현재 폐기물로 버려진 상용 플라스틱을 분해해 재활용할 수 있다는 것이다. 연구팀은 "플라스틱 재활용을 위한 일반적인 경로가 될 수 있을 것"이라고 기대했다.
 한편 벌레나 미생물, 효소 등 생물체를 플라스틱 분해에 활용하는 연구도 활발하다. 하지만 대부분 폴리에스터에 주로 포함된 약한 결합인 에스터 결합을 표적으로 한다는 점이 한계다.
 왕 연구원은 "생분해도 흥미로운 접근법이지만 반응 속도가 매우 느리고 공정 규모를 확장하기 어렵다는 점이 과제"라고 말했다. 현재 미생물이나 효소 등을 사용해 아크릴계 플라스틱을 모노머로 되돌리는 연구는 보고된 바 없다.
 이번 연구결과는 왕 연구원뿐 아니라 최태림 취리히연방공대 교수, 김홍식 연구원 등 한국인 연구자들이 다수 참여했다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1126/science.adr1637
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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