전남 신안군 자은면 내치해변에 중국글씨가 있는 어구와 페트병이 해변에 널려있다. 프리랜서 장정필전 세계 주요 국가들이 ‘플라스틱 전쟁’을 치르고 있는 가운데, 일회용 페트병이 의약품 원료로 재탄생할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국화학연구원은 연구원 소속 김희택ㆍ주정찬ㆍ차현길 박사팀과 고려대 김경헌 교수팀, 이화여대 박시재 교수팀이 공동으로 페트병을 분해해 의약품이나 화장품의 성분으로 쓰이는 소재로 전환하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.
연구진은 페트병의 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 화학적으로 분해하는 데 주목했다. 이들은 물을 이용해 PET를 단량체(단위 분자)로 분해한 후, 미생물을 이용해 유용한 소재들로 전환하는 전략을 설계했다.
버려진 PET는 화학적으로 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 분해된다. 이어서 미생물을 이용해 테레프탈산은 핵심 중간산물인 프로토카테큐산을 거쳐 갈산, 피로갈롤, 카테콜, 뮤콘산, 바닐릭산으로 전환된다. 에틸렌글리콜은 해당 물질의 대사균주를 이용해 글라이콜산으로 전환된다. [자료 한국화학연구원 제공]먼저, 섭씨 230도에서 PET를 물과 반응시켜 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 얻어냈다. 이후 미생물을 이용해 이들을 의약품이나 화장품 등에 적용할 수 있는 유용한 소재로 전환했다. 테레프탈산을 갈산ㆍ카테콜ㆍ피로갈롤ㆍ뮤콘산ㆍ바닐락산으로, 에틸렌글리콜을 글라이콜산으로 탈바꿈했다. 갈산은 의약품(항산화제) 중간체로 쓰이고, 바닐락산도 의약 및 화장품용 방향 성분으로 쓰인다. 뮤콘산은 플라스틱의 원료가 되는 단량체에 쓰여 새로운 플라스틱으로 다시 태어날 수 있는 성분이다.
기존 방식 한계 극복…" 폐플라스틱 자원화 등 기술 개발 기대"
기존의 방식을 살펴보면, 크게 기계적 방법과 화학적 방법 두 가지로 이뤄진다. 기계적 방법은 파쇄ㆍ세척ㆍ건조를 통해 PET 섬유를 회수한 다음 새로운 제품을 만드는 것이다. 하지만 이는 가공 중 섬유의 길이가 짧아지는 품질 저하가 일어나는 문제가 있었다. 화학적 방법은 비용 문제가 걸림돌이 됐다. 이는 PET 섬유를 분해하고 단량체를 회수해 활용하는 방식인데, 재활용 비용이 높은 탓에 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
한국화학연구원 김희택 박사는 “기존에 폐기물로 취급됐던 폐플라스틱의 원료화 및 소재화 기술의 실마리를 제공한 것”이라며 “앞으로 폐플라스틱 자원화 및 소재화 기술 개발이 활발히 진행될 것으로 기대한다”고 설명했다.
이번 연구결과는 미국화학회에서 발간하는 국제학술지인 ACS Sustainable Chemistry& Engineering(지속 가능 화학 및 공학) 12월호에 게재됐다.
/권유진 기자
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