세계 최초 한국의 기술 쾌거: 0.01초 만에 플라스틱 폐기물을 99% 순도의 원료로 전환

한국 연구진이 세계 최초로 수소 플라즈마 램프를 활용해 분류되지 않은 폐플라스틱을 2,000도씨 고온에서 분해, 고부가가치 화학물질로 전환하는 데 성공했다. 이번 기술은 폐플라스틱을 사전에 분류하지 않고도 재활용이 가능하다는 점에서 주목을 받고 있다.

인류 난제를 해결할 잠재력 주목

이 혁신적 기술은 한국기계연구원(KIMM) 주도의 연구팀이 개발했다. 연구책임자인 송영훈 박사는 “세계 최초로 혼합 폐플라스틱을 원료로 전환하는 공정을 구축했다”며 “실증과 상용화를 통해 폐기물과 탄소 문제를 동시에 해결할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 공정은 플라스틱 폐기물을 0.01초 이내에 플라즈마로 분해하는 방식으로, 기존의 화학적 재활용 기술인 열분해와는 차별화된다. 열분해는 450~600도씨의 비교적 낮은 온도에서 진행되며 100종 이상의 부산물을 생성하는데, 이 중 상당수는 활용 가치가 낮다.

연구팀에 따르면 새로 개발된 플라즈마 공정은 초고온 조건에서 고분자 구조를 신속히 분해하며, 100% 수소 연료를 사용해 탄소 생성도 억제할 수 있다. 수소 플라즈마 램프를 적용함으로써 그을음 형성을 방지하고 안정적인 연속 운전이 가능해졌다.

공정 제어를 통해 폐플라스틱은 에틸렌과 벤젠으로 선택적으로 전환되며, 선택도는 70~90%에 달한다. 정제 과정을 거치면 원료는 99% 이상의 고순도를 확보해 새로운 플라스틱 생산에 활용할 수 있다.

이번 기술은 높은 비용과 복잡한 분류 공정 때문에 저조한 화학적 재활용률을 극복할 핵심 돌파구로 평가된다. 특히 기존 재활용 과정에서 남는 왁스 잔여물도 플라즈마 공정으로 처리해 선택도 80% 이상으로 유용한 화학물질로 전환할 수 있다.

파일럿 실험에서는 플라즈마 공정을 통한 에틸렌 생산 단가가 기존 화석연료 기반 생산비용과 유사한 것으로 확인됐다. 연구팀은 2026년 국내에서 장기 실증 운전을 시작해 산업 규모 확대를 준비할 계획이다.

연구에 참여한 이대훈 박사는 “이번 연구에서 개발된 핵심 기술들은 반도체, 디스플레이 제조 과정의 온실가스 처리, 고부가가치 소재 생산 등 다양한 분야로 확장될 수 있다”고 설명했다.

향후 재생에너지 기반으로 운영될 경우, 이 기술은 탄소 배출 없는 차세대 플라스틱 재활용 방법으로 자리매김할 잠재력을 지닌다.