[로이슈 전여송 기자] 이화여자대학교와 서강대학교 공동연구팀이 폐폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 화학적으로 재활용하는 과정에서 반복 사용할 수 있는 회수형 고체 구슬 촉매를 개발했다고 5일 밝혔다.

이화여대 화공신소재공학과 나종걸 교수 연구팀과 서강대 김형준 교수 연구팀의 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 지난달 29일 온라인 게재됐다.

PET는 음료병과 포장용기, 폴리에스터 섬유 등에 사용되는 플라스틱으로, 화학적 재활용을 통해 원료 물질인 BHET(Bis(2-hydroxyethyl) terephthalate)로 되돌린 뒤 다시 PET를 생산할 수 있다. 기존 글리콜리시스 공정은 촉매가 반응액에 녹아 있어 생성물과 분리하기 어려워 반복적인 정제 과정이 필요했다.

연구팀은 회수 가능한 고체 구슬 형태의 촉매를 개발해 PET를 99% 이상 분해하고 BHET 수율은 최대 96.9%를 기록했다고 설명했다. 또한 정수시설 등에 사용되는 강산성 양이온교환수지(PSSNa) 구슬을 촉매로 활용했다.

연구 결과에 따르면 회수형 구슬 촉매는 여과만으로 회수할 수 있었으며, 30회 반복 사용 후에도 평균 BHET 수율 90.7%를 유지했다. 폐폴리에스터 의류에서는 99% 이상 분해와 함께 BHET 수율 89.4%, 순도 95.6%를 기록했고, 혼합 폐플라스틱에서는 PET를 선택적으로 분해했다. 연속 공정에서도 4시간 이상 성능을 유지했다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 촉매 회수 방식을 적용하면서 기존 재결정 공정을 BHET와 에틸렌글리콜의 끓는점 차이를 활용한 2단 증발 공정으로 대체해 정제 과정을 단순화했다고 설명했다.

연구팀의 분석에 따르면 해당 공정으로 생산한 BHET의 최소판매가격(MSP)은 1㎏당 1.02달러로, 석유 기반 원료의 시장가격인 1.35달러보다 낮았다. 온실가스 배출량은 재생 PET 1㎏당 1.90㎏의 이산화탄소(CO₂)로 분석됐다.

나종걸 이화여대 화공신소재공학과 교수는 "이번 연구는 촉매 개발에 그치지 않고 실제 공정에 적용해 경제성과 환경성까지 함께 검증했다는 점에서 의미가 있다"며 "폐플라스틱 순환경제를 앞당길 수 있는 기술이 되기를 기대한다"고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr