'해중합 기술'로 폐플라스틱 재활용률 높인다

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 폐플라스틱 재활용을 더 가속화하는데 필요한 연구결과를 내놨다.

서명은 KAIST 화학과 교수.(사진=KAIST)

KAIST는 서명은 화학과 교수 연구팀이 고분자 자기조립을 활용해 고분자의 해중합 온도를 낮추는 방법을 개발했다고 24일 밝혔다.

중합은 간단한 분자 수준의 단량체들이 화학적 반응으로 연결돼 거대한 고분자 사슬을 형성하는 것을 말한다. 반면 해중합은 고분자 사슬을 단량체 수준으로 분해하는 것을 뜻한다.

기존에 고분자를 해중합해 화학적으로 분해하는 방법은 높은 온도가 필요해 효율성이 낮았다. 연구팀은 고분자 합성과정에서 자기조립이 일어날 때 해중합 온도가 낮아지는 것을 발견했다.

고분자가 잘 섞이지 않는 용매에서 일어나는 자기조립은 엔트로피에 반해 질서를 만들어내는 과정이다. 연구진은 자기조립이 일어나는 상황에서는 질서와 무질서의 균형을 이루기 위해 중합보다 해중합이 우세해지는 결과를 확인했다. 이를 이용해 낮은 온도에서 해중합을 유도했다.

연구팀은 고분자를 합성한뒤 온도를 올려 고분자 나노구조체를 구성하는 사슬을 재사용할 수 있는 단량체로 분해했다. 이후 온도를 내려 분해된 단량체는 다시 중합했다. 그 결과, 나노구조체를 형성하는 지속가능한 자기조립 체계를 구현했다.

나노구조체 형상은 사슬 길이에 따라 달라지고, 연구팀은 온도를 올리고 내리면 그에 따라 구조체 모양이 바뀌는 것도 관찰했다.

서명은 교수는 “고분자를 화학적으로 분해하려면 높은 온도가 필요해 어려움이 있었지만 고분자 자기조립을 활용해 해중합 온도를 낮췄다”라며 “이 원리를 활용해 폐플라스틱의 재활용을 더 효율적으로 할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 더 아메리칸 케미컬 소사이어티(Journal of the American Chemical Society)‘에 지난 8일자 온라인 게재됐다.

이중블록 고분자와의 용해성이 떨어지는 선택적 용매에서 중합을 진행했을 때 발생하는 고분자 자기조립의 모식도.(자료=KAIST)