“재활용 안 되는 플라스틱”… 고려대·LG화학, 복합 폐기물 처리 기술 풀었다

PET·PVC 분리 없이 동시 자원화… ‘복합 플라스틱 난제’ 해결 가능성

천막과 현수막, 물류 커버에 쓰이는 플라스틱은 대부분 재활용되지 못하고 폐기된다. 내구성이 강한 대신 서로 다른 소재가 결합된 구조를 가지고 있어 기존 공정으로는 분리가 어렵기 때문이다. 이처럼 ‘재활용이 사실상 불가능한 폐기물’로 여겨져 온 복합 플라스틱을 동시에 처리할 수 있는 기술이 제시됐다. 고려대학교 연구팀은 LG화학, 경북대학교와 공동으로 PVC와 PET이 결합된 복합 소재를 분리 과정 없이 자원화할 수 있는 촉매 기반 공정을 개발했다고 밝혔다.

PVC 타포린은 방수성과 내구성을 확보하기 위해 PVC 필름 내부에 PET 섬유를 결합한 구조를 가진다. 이 구조는 제품 성능을 높이는 데는 유리하지만, 폐기 이후에는 문제가 된다. 두 소재가 강하게 결합돼 있어 기계적 분리가 어렵고, 화학적 처리 역시 선택적으로 작용하기 힘들기 때문이다. 결국 대부분의 폐타포린은 소각되거나 매립되며, 이 과정에서 환경 오염과 탄소 배출 문제가 발생해 왔다.

연구팀은 생물 유래 물질인 ‘베타인’을 촉매로 활용한 글리콜리시스 공정을 적용했다. 이 공정에서 폐타포린을 약 190℃에서 반응시키면, PET는 분해되어 다시 플라스틱 원료로 사용할 수 있는 BHET로 전환되고, PVC는 화학적 손상 없이 고체 상태로 남는다. 즉 하나의 공정 안에서 두 물질이 서로 다른 방식으로 처리되며 동시에 재활용되는 구조다. 이는 기존처럼 물리적으로 분리한 뒤 각각 처리하는 방식과는 다른 접근이다.

이번 연구에서 주목되는 또 하나의 결과는 공정 내부의 화학적 상호작용이다. PVC에 포함된 탄산칼슘과 안정제가 PET 분해를 촉진하는 역할을 한다는 사실이 확인됐다. 기존에는 이러한 물질이 공정 효율을 떨어뜨리는 요소로 여겨졌지만, 실제로는 반응을 돕는 촉매로 작용한 것이다. 이는 복합 플라스틱 처리 공정 설계에서 ‘불순물 제거’ 중심 접근을 재검토할 필요성을 보여준다.

공정의 실용성도 함께 검증됐다. PET 분해에 사용된 용매는 별도의 정제 없이 최대 3회까지 재사용이 가능했고, 반복 공정에서도 분해 효율이 안정적으로 유지됐다. 재생 PVC의 생산 비용은 kg당 약 1.46달러 수준으로 추정되며, 이는 기존 플라스틱보다 다소 높은 수준이지만 폐기물 처리 비용 절감과 자원 회수 효과를 고려하면 경제적 가치가 있다는 평가다.

이번 기술은 단순히 특정 폐기물을 처리하는 데 그치지 않는다. PET가 포함된 다양한 복합 고분자 소재에도 적용할 수 있는 플랫폼 기술로 확장될 가능성이 있다. 그동안 재활용이 어려워 처리 비용만 발생하던 영역이 자원으로 전환될 수 있다는 점에서, 플라스틱 순환경제 구조에도 변화를 가져올 수 있다.

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