저온 해중합 기술을 통해 저급 플라스틱 폐기물로부터 고품질 BHET를 합성하는 과정. 유색 PET 필름과 폴리에스터 섬유(왼쪽부터), 해중합과 불순물 정제 과정, 이물질이 제거된 고품질 BHET 모습.의류 산업에서 배출되는 온실가스는 지구 전체 배출량의 약 10%를 차지한다. 글로벌 의류 생산량은 매년 증가하고 있지만 대부분 소각되거나 폐기물로 버려진다. 특히 저렴하고 내구성이 좋아 의류의 60% 이상을 차지하는 합성섬유는 플라스틱처럼 잘 썩지 않아 심각한 환경오염을 일으킨다.
이에 한국화학연구원(원장 이미혜)의 조정모 박사 연구팀이 폐의류(폐합성섬유)를 합성 이전의 단량체 원료로 전환해 플라스틱을 만들 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 폐의류 내 염료의 화학적 성질을 활용해 재활용 원료를 분리하고 선별한 폐합성섬유를 합성 이전의 단계로 되돌리는 재활용 기술을 내놓은 것이다.
이 기술을 상용화하면 유색 섬유나 혼방 섬유를 합성 이전의 원료로 전환할 수 있어 의류 폐기물 발생량을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
현재 재활용 원료로부터 생산되는 섬유 대부분(99%)은 석유가 원료인 페트병 중 투명하고 깨끗한 것을 원료로 한 것이다. 섬유 폐기물은 별도의 수거 방법 없이 여러 재질이 혼합 폐기되고 있어 재활용을 위해서는 이를 재질별로 분류해야 한다. 하지만 대부분 수작업으로 이뤄지거나 원료 비중에 따라 물에 뜨고 가라앉는 것으로 구분하는 등 매우 비효율적이다. 분류한 뒤에도 각종 이물질이 포함된 경우가 많아 재활용에 한계가 있다.
연구팀은 특정 소재에만 작용하는 저가의 화합물을 활용해 혼합 폐섬유로부터 ‘폴리에스터(PET)’ 소재만을 골라내고 이를 저온 분해해 합성 이전의 단량체 원료로 되돌리는 기술을 개발했다. 원리는 오직 폴리에스터에만 작용하는 ‘추출제’를 혼합 폐섬유에 접촉해 색 변화가 일어나는 폴리에스터 섬유를 골라내는 방식이다. 또한 기존 200도 이상의 폐페트 분해 공정과 달리 150도에서도 원료의 구조나 형태에 상관없이 2시간 내에 분해할 수 있다. 에너지 사용량 또한 획기적으로 낮출 수 있다.
조 박사는 “재활용이 어려웠던 저급 유색 폐섬유까지 고품질 단량체 제조를 위한 원료로 적용할 수 있게 될 것”이라며 의미를 부여했다. 화학연은 이 기술을 ㈜리뉴시스템에 이전해 2024년 말까지 페트 처리 기준 연간 1만 톤 규모의 실증 플랜트를 구축하고 2025년부터 본격 양산과 세계시장 진출에 나서기로 했다.
