플라스틱을 엄격하게 재질별로 나누고 라벨을 제거해야 하는 과정 없이 화학적으로 재활용할 수 있는 기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다.

한국기계연구원은 다수의 출연연 및 대학이 참여한 ‘플라즈마 활용 폐유기물 고부가가치 기초원료화 사업단(단장 송영훈, 이하 사업단)’을 통해 다양한 종류의 폐플라스틱을 엄격한 선별 과정 없이 플라스틱 원료로 되돌리는 혁신적인 플라즈마 전환 공정을 개발했다고 3일 밝혔다.

이번에 개발한 기술은 혼합 폐플라스틱을 플라즈마를 이용해 에틸렌과 벤젠으로 전환하는 새로운 개념의 공정이다.

플라즈마는 고온에서 전기적으로 활성화된 기체 상태로 기존 열분해보다 훨씬 빠른 반응 속도와 높은 에너지 전달 특성을 가진다.

연구팀은 세계 최초로 100% 수소를 사용하는 고온 플라즈마 토치를 개발해 혼합 폐플라스틱을 1000~2000℃의 초고온에서 0.01초 이내에 분해하는 데 성공했다.

이를 통해 생성물의 70∼80% 이상을 플라스틱의 핵심 원료인 에틸렌과 벤젠으로 전환하는 데 성공했다. 특히 기존 열분해에서 활용이 어려웠던 왁스까지 80% 이상의 선택도로 전환해 에너지 효율까지 높였다.

개발된 기수를 활용할 경우 물리적인 분리 과정이나 라벨 제거 작업을 거치지 않고 혼합된 폐플라스틱을 재활용할 수 있다.이 기술이 상용화되면 현재 약 1% 미만인 국내 폐플라스틱 화학적 재활용률을 획기적으로 높일 수 있으며, 소각 대신 재활용이 가능해 탄소배출 저감효과가 크고, 신재생에너지를 활용하면 이산화탄소 배출이 사실상 없는 시스템도 가능하다.

연구팀은 내년부터 국내 실증 사이트에서 장기 운전 검증을 진행해 상용화를 가속화할 계획이다.

송영훈 사업단장은 “세계 최초로 혼합 폐플라스틱을 원료로 전환하며 경제성을 갖춘 공정을 확보했다”며 “실증과 사업화를 통해 폐기물과 탄소 문제를 동시에 해결할 것”이라고 밝혔다.

김형중 기자 kimhj@ggilbo.com