혼합 폐폴리에스터의 생분해성 고성능 플라스틱 전환을 위한 업사이클링 기술 개발 2026-04-27
- 작성자 :
- 박제영
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▲ 개발 연구진 (좌측부터) 서강대 박제영 교수, 고려대 원왕연 교수, 신미라, 김민진 대학원생
서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 박제영 교수 연구팀은 고려대학교 원왕연·오동엽 교수 연구팀, 충남대학교 구준모 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 서로 다른 폐폴리에스터를 단일 공정(one-pot)으로 고부가가치 생분해성 열가소성 플라스틱으로 전환하는 업사이클링 기술을 개발하였다. 이 기술은 폐 PET 병과 산업용 PBT 폐플라스틱을 기존처럼 분해·정제하는 고에너지 공정 없이, 고분자 상태에서 연속 반응시켜 새로운 열가소성 폴리에테르에스터(TPEE)로 전환할 수 있다는 점이 특징이다. 이를 통해 재활용 과정의 에너지 소비와 탄소 배출을 크게 줄일 수 있다.
PET와 PBT는 대표적인 폴리에스터계 플라스틱이지만, 물성 차이와 첨가제 문제로 인해 혼합 폐기물 형태에서는 재활용이 어렵다. 이에 혼합 폐플라스틱을 효율적으로 처리하면서 고부가가치 소재로 전환하는 기술은 지속가능한 순환경제 구현의 핵심 과제로 주목받고 있다. 공동연구팀은 유연한 폴리에테르 소프트 세그먼트를 도입해 폴리에스터 사슬 간 에스터 교환 반응(transesterification)을 유도하는 소재 설계 전략을 제시하였다. 그 결과 폐플라스틱 유래 소재임에도 최대 인장강도 68 MPa, 파단 신율 800% 이상의 우수한 기계적 물성을 구현하였다.
또한 해당 소재는 낮은 결정성과 증가된 분자 사슬 무작위성으로 인해 퇴비 환경에서 미생물 분해가 가능했으며, 실제 퇴비 조건에서 최대 20주 이내 약 85%의 질량 감소를 보였다. 이는 기존 방향족 폴리에스터의 낮은 분해성 한계를 극복한 성과로 평가된다.
연구팀은 공정 경제성 분석(TEA)과 전과정 평가(LCA)를 통해, 본 기술이 단량체 회수 공정을 생략함으로써 폴리프로필렌(PP) 및 PBAT 대비 비용 경쟁력과 온실가스 저감 효과를 확보할 수 있음을 입증하였다.
이번 연구는 폐플라스틱을 단순 재활용하는 것을 넘어 성능·경제성·환경성을 모두 만족하는 업사이클링 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크며, 향후 포장재, 필름, 단수명 플라스틱 제품 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다.
