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쓰레기 제로! 무한대 재활용되는 플라스틱 기술! [우리가 몰랐던 과학 이야기](190)

, 우리가 몰랐던 과학 이야기

입력 : 2021-05-02 13:00:00 수정 : 2021-05-06 11:27:49

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우리 생활에서 플라스틱 제품은 없어서는 안 될 필수품입니다. 그럼에도 무분별하게 버려지는 폐플라스틱의 처리 방법과 재활용은 부족한 실정입니다. 특히 재활용이 되지 못하는 폐플라스틱은 소각이나 매립 과정을 통해 환경을 오염시키는 원인이 되고 있습니다. 

 

이런 폐플라스틱을 재활용하려고 개발된 기술이 바로 열분해입니다. 이 기술은 처리과정에서 오염물질을 발생시키지 않아 친환경적인 방법으로 폐플라스틱을 처리할 수 있습니다. 열분해를 통해 얻는 액상과 가스는 새 에너지로 활용되고 있습니다. 

 

최근에는 열분해 기술을 통해 에너지뿐만 아니라 새로운 화학제품을 만들 수 있도록 고품질의 플라스틱 원료로 재가공할 수 있는 기술이 등장해 주목받고 있는데요. 오늘은 무한대로 재활용되는 플라스틱 기술에 대해 소개하겠습니다.

 

◆폐플라스틱 재활용 방법

출처=프리픽(freepik)

 

크게 물질 재활용(Mechanical Recycle)과 화학적 재활용(chemical Recycle)이 있습니다. 일반적으로 우리가 알고 있듯이 플라스틱을 수거해 분쇄 및 응용 등 물리적인 가공을 통해 새 제품을 생산하는 방법이 물질 재활용입니다. 

 

화학적 재활용은 폐비닐 등 재활용이 어려운 폐플라스틱의 고분자 구조를 분해하는 방법입니다. 이를 통해 새로운 물질로 재활용합니다. 재활용이 어려운 복합 재질의 플라스틱 제품을 분해해 새 제품의 원료를 만드는 만큼 자원 낭비를 막고 폐기물 양도 줄일 수 있어 친환경적인 기술로 주목받고 있습니다. 

 

◆화학적 재활용 일환인 열분해 기술이란?

 

열분해 기술은 열가소성 폐플라스틱이라면 모두 대상이 됩니다. 폐플라스틱에 열을 가해 고분자의 화합물을 저분자화한 결과 가스나 액체를 얻어 필요한 연료로 재사용할 수 있게 하는 것이 바로 열분해 기술입니다. 

 

기존 재활용이 어려운 플라스틱은 소각이나 매립을 했는데, 이 과정에서 독성 물질이 발생해 환경 오염의 문제가 대두했었습니다. 이에 반해 열분해는 폐기물을 처리할 때 오염 물질을 최소화시키면서 에너지를 회수하는 기술의 하나로, 친환경적인 처리 방법으로 개발되고 있습니다.

 

◆열분해를 통한 폐플라스틱 유화 기술

열분해유 공정. 출처=industrytap.com

 

열분해 공정은 고분자 폐기물을 간접 또는 직접 가열하여 탄소 수가 짧은 탄화수소화합물로 분해시켜 에너지를 회수하는 기술입니다. 열분해 온도가 높을수록 고분자 화합물은 탄소 수가 적은 저분자 화합물로 쉽게 분해되며, 온도가 낮을수록 탄소 수가 많은 물질로 분해됩니다. 

 

350~450도의 반응 온도에서 분해된 탄화수소화합물은 액상의 재생유로 회수할 수 있는데, 이를 액화 공정이라 합니다. 또 750도 전후 온도에서는 가스로 회수하기 때문에 가스화 공정, 그리고 1100도 이상 고온의 반응 온도에서는 수소 및 메탄가스를 회수할 수 있어 이를 용융 가스화 공정이라고 합니다. 

 

오늘 설명하고 있는 열분해를 통한 유화 기술은 액상의 재생유로 회수하기 때문에 액화 공정이라고 할 수 있습니다. 

 

◆폐플라스틱에서 고품질 화학 원료로! PTC 기술

 

이 기술을 통해 만들어진 열분해유는 새로운 에너지로 이용될 수 있는데, 최근 고품질의 화학 제품으로 전환하는 기술(PTC·Plastic to Chemicals)이 개발되고 있다고 합니다. 한화솔루션은 올해 한국에너지기술연구원과 업무협약을 맺고 열분해를 통해 처리된 폐플라스틱을 고품질의 원료로 만드는 기술을 개발할 계획입니다. 

 

폐플라스틱에 열 에너지를 가해 추출되는 열분해유는 불순물이 많아 저급 디젤유나 보일러 연료용으로 쓰였는데, 질소나 산소, 염소 등 불순물을 제거해 화학 제품의 기초 원료인 고순도 납사(나프타)로 전환하는 기술을 개발할 예정입니다. 

 

PTC 기술은 버려지는 폐플라스틱에서 고순도의 나프타를 얻도록 돕습니다. 이를 통해 에틸렌, 프로필렌과 같은 플라스틱 기초 원료를 만들 수 있는데요. 플라스틱을 반복 사용할 수 있는 셈입니다. 

 

아직 이 기술은 개발 단계인 탓에 상용화에는 시간이 필요하지만, 가까운 미래에 한정된 천연 자원의 낭비를 막고 환경 오염 걱정 없이 살 수 있는 날이 올 것이라 기대됩니다. 

 

한화솔루션·케미칼 블로거 

 

*이 기고는 한화솔루션·케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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