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최근 탄소중립 정책과 고유가 문제로 인해 폐플라스틱 재활용의 중요성이 커지고 있다. 특히 폐플라스틱을 열분해하는 방법은 모든 종류의 플라스틱에 적용이 가능해 주목받고 있다.
폐플라스틱의 재활용 효율은 열분해로 발생하는 중간생성물에 따라 결정된다. 기존에는 폐플라스틱을 산소가 없는 반응기에 넣고 밖에서 열을 가해 분해하는 기술을 사용했다. 그러나 이 기술은 분자 단위까지 관측이 어려워 최적의 재활용 효율을 찾기 어려웠다.
연구팀은 슈퍼컴퓨터를 활용해 분자의 움직임과 원자 반응을 분석하는 기법(멀티스케일 분자모델링)을 도입했다. 이를 통해 폴리스타이렌에서 분해된 벤젠 고리가 폴리에틸렌(PE)과 결합해 재활용 효율을 저해하는 가스 생성을 억제한다는 사실을 밝혀냈다. 특히 폴리스타이렌의 질량비가 10~15%일 때 재활용 효율이 가장 높고, 고부가가치 석유화학물(알파올레핀) 생산을 촉진한다는 사실도 새롭게 밝혀냈다.
이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실사업 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 화학공학분야 저명 학술지(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다. 논문 제1저자는 학부생으로 연구에 참여한 백상훈(화학공학과 4년) 씨가 맡았다.
이환규 교수는 “이번 연구는 폐플라스틱의 화학 공정 효율 개선에 크게 기여할 것으로 기대한다”며 “폐플라스틱으로 인한 환경문제 해결과 UN이 설정한 지속가능발전목표(SDGs) 이행 등에 도움되는 기술을 지속해서 연구해 나갈 것”이라고 했다.
