[Pick] 녹지도 않는 '플라스틱 폐기물 주범', 이제 배터리로 재활용된다

국내 연구진이 사용 후 매립하거나 소각할 수밖에 없는 열경화성 플라스틱을 재활용하는 데 성공했습니다.  

이 새로운 기술로 플라스틱 폐기물이 일으키는 환경오염 문제를 해결하는 동시에, 배터리나 연료전지로의 재활용도 가능하게 할 수 있을 전망입니다. 

한국화학연구원 정밀화학연구센터 연구진은 오늘(4일) 플라스틱 폐기물 문제의 주범이 되고 있는 열경화 플라스틱을 촉매의 도움 없이도 재활용할 수 있게 하는 새로운 제조 방법을 개발했다고 밝혔습니다. 

이번 연구에는 김진철 책임연구원, 정지은 선임연구원, 유지홍 박사연구원이 함께 참여했습니다. 

열경화성 플라스틱은 잘 녹지 않는 소재로, 열이나 화학물질에 대한 안정성이 우수해 휴대전화, 건축자재, 자동차 등 다양한 산업에서 주요 재료로 활용되고 있습니다. 

그러나 안정성이 높은 탓에 한 번 만들어지면 형태를 바꾸기 어렵고 재활용이 어려워 주로 매립하거나 소각하는 방식으로 폐기해야 하기 때문에 이는 고스란히 환경오염을 일으키고 있습니다.  

특히 열경화 플라스틱과 같은 매우 단단한 성질의 소재를 녹이려면 그만큼 독하고 인체에 해로운 유기용매 및 유기 주석화합물 기반의 촉매가 필요한데, 이때 촉매를 활용한 재활용 공정에서 2차 환경오염을 일으킬 가능성이 있습니다. 

연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 인체와 환경에 모두 무해하고 효율적으로 재활용할 수 있는 열경화 플라스틱의 소재를 개발했습니다.


이들은 '리포산'과 '폴리에틸렌이민'을 활용한 열경화성 폴리우레탄 합성에 성공했습니다. 

리포산은 자연에서 얻을 수 있는 재생 가능 원료로, 자외선에 노출시키면 열경화 플라스틱과 같은 단단한 고분자를 만들 수 있다는 장점이 있습니다. 

여기에 고분자의 구조를 바꾸는 방법을 생각해 내 새로운 화학 결합 방식인 '동적 공유결합 구조'를 도입했는데, 열경화성 고분자 네트워크에 열과 빛 같은 자극을 주면 결합이 깨지거나 다른 결합과 바뀔 수 있습니다. 


즉, 간단한 화학 공정과 자외선을 노출시키는 것만으로도 재활용을 반복할 수 있게 된 것입니다.  

또 연구진이 개발한 소재에 리튬이온 염(salt)을 첨가하면 이온 전도성이 나타나 배터리, 연료전지에 등 차세대에 쓰일 고체전해질로도 활용할 수 있습니다. 

이영국 화학연 원장은 "재활용이 어려운 열경화 플라스틱을 인체유해성이 적은 용매를 이용해 저온, 무촉매 조건에서 재활용하는 기술로, 탄소 저감 및 화학 소재 재자원화에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다"라며 "후속 연구를 통해 향후 5년 이내 실용화가 가능할 것"이라고 말했습니다. 

이번 연구 결과는 국제 학술지 'ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이시스' 1월 호에서 볼 수 있습니다.  

(사진=한국화학연구원 제공, 연합뉴스)