UNIST 연구팀의 페트병 재활용 기술을 묘사한 그린 케미스트 저널 표지 이미지. UNIST 제공

[파이낸셜뉴스] 폐페트병을 고품질 페트병 원료로 되돌리는 동시에 수소까지 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 류정기 교수와 오태훈 교수팀은 저온에서 페트(PET) 폐기물을 화학적으로 분해하고 청정 수소나 전기를 생산하는 다기능성 촉매 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

UNIST에 따르면 페트병은 가장 재활용이 잘 되는 플라스틱으로 알려졌지만 실상 다시 페트병 원료로 사용되는 비율은 20% 안팎이다. 이에 대부분 저급 섬유나 충전재로 쓰인 뒤 폐기된다. 현재 페트 플라스틱 재활용은 이를 잘게 부순 뒤 녹이는 방식이 대부분이다. 고품질 원료로 되돌릴 수 있는 화학 분해 공정이 있긴 하지만 200℃ 이상의 고온과 복잡한 정제 공정이 필요한 탓에 석유화학 공정에서 생산된 원료보다 비싸다.

연구팀이 개발한 공정은 100℃에서 이뤄지며, 분리정제도 간단하다. 분쇄 페트병을 물, 용매(DMSO), 폴리옥소메탈레이트 촉매와 섞어 가열하는 방식으로, 고품질 페트병 원료인 테레프탈산만 남길 수 있다.

특히 이 공정은 고부가가치 포름산도 함께 생산되며, 사용된 촉매를 수소나 전력 생산에 다시 재활용할 수 있다는 장점이 있다. 촉매가 페트 플라스틱을 분해하는 역할뿐만 아니라 전자를 저장하는 ‘건전지’ 기능도 할 수 있기 때문이다. 전자를 품은 촉매를 수소 생산 장치로 보내면 일반적인 물 전기분해보다 낮은 전압에서 수소를 만들어 낼 수 있으며, 레독스 연료전지의 연료로 활용하면 저장된 전자를 뽑아내 전기를 생산하는 것도 가능하다.

실제 실험에서도 물 전기 분해 전압보다 최대 25% 낮은 1.2볼트(V)의 전압에서 수소를 만들어냈으며, 연료전지는 전극 1cm²당 12.5 밀리와트(mW)의 전력을 생산했다. 경제성 평가 결과, 개발된 공정을 통해 생산된 재생 테레프탈산의 최소 판매 가격은 kg당 0.81달러로 추산됐다. 기존 화학 분해 재활용 기술과 비교해 최대 46% 저렴한 수준이며, 원유에서 뽑아낸 테레프탈산 원료의 시장 가격과 비교해도 더 낮다.

류정기 교수는 “폐페트병에서 고품질의 플라스틱 원료를 얻어내고 동시에 수소 생산까지 이어지는 공정 개발을 통해 원유에서 뽑아낸 원료에 버금가는 가격 경쟁력을 확보할 수 있었다”며 “플라스틱 순환 경제를 구축하고 친환경 수소 생산 비용을 절감하는 데 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지인 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’의 2026년 8호 후면 표지 논문으로 게재됐다.

jiany@fnnews.com 연지안 기자

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