[더테크 이승수 기자]  플라스틱 분리배출의 불편함이 사라질 날이 머지않았다. 라벨 제거와 재질별 분류 없이도 폐플라스틱을 화학적으로 재활용할 수 있는 기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다.

국가과학기술연구회 산하 한국기계연구원(원장 류석현)은 한국화학연구원, 한국생산기술연구원, 한국과학기술연구원, 다수 대학과 함께 참여한 ‘플라즈마 활용 폐유기물 고부가가치 기초원료화 사업단(단장 송영훈)’을 통해 혼합 폐플라스틱을 플라스틱 원료로 전환하는 혁신적 플라즈마 공정을 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 기술은 폐플라스틱을 초고온 플라즈마로 순간 분해해 에틸렌과 벤젠 등 플라스틱 제조 핵심 원료로 되돌리는 방식이다. 연구팀은 세계 최초로 100% 수소를 사용하는 고온 플라즈마 토치를 개발해 혼합 폐플라스틱을 1,000~2,000℃의 초고온에서 0.01초 이내에 분해하는 데 성공했다. 또한 일반적인 플라스틱 열분해는 약 450~600℃에서 진행되는데 이 경우 백여 종 이상의 화학물질이 혼합된 상태의 물질이 생성되며 실제 활용 가능한 화학물질은 전체의 20~30%에 불과했다.

기존 폐플라스틱 재활용은 ▲소각 ▲물리적 재활용 ▲화학적 재활용으로 나뉘지만, 화학적 재활용률은 엄격한 선별 과정과 낮은 경제성 탓에 1% 미만에 머물렀다. 열분해 방식 역시 450600℃에서 진행되며, 실제 활용 가능한 원료는 2030%에 불과했다.

이에 비해 이번 플라즈마 공정은 고분자 구조를 빠르게 분해하고, 100% 수소 기반 운전을 통해 불필요한 탄소 생성을 억제했다. 특히 기존 열분해에서 활용이 어려웠던 왁스까지 80% 이상 선택도로 원료화에 성공, 재활용 효율과 경제성 모두 개선했다.

연구진은 이 기술이 상용화될 경우 국내 폐플라스틱 화학적 재활용률을 획기적으로 높이고, 탄소 배출 감축 효과까지 거둘 것으로 내다봤다. 실제 파일럿 운전에서는 생산된 에틸렌 단가가 기존 가격과 동일한 수준으로 분석됐다. 연구팀은 2026년부터 실증 사이트에서 장기 운전 검증에 들어가 상용화를 본격 추진할 계획이다.

송영훈 사업단장은 “세계 최초로 혼합 폐플라스틱을 원료로 전환하며 경제성을 갖춘 공정을 확보했다”며 “실증과 사업화를 통해 폐기물과 탄소 문제를 동시에 해결하겠다”고 밝혔다. 이대훈 한국기계연 질소자원화전략연구단장은 “이번 성과는 반도체·디스플레이 공정의 온실가스 처리, 고품질 소재 생산 등으로 확장 가능성이 크다”고 덧붙였다.