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‘플라스틱 쓰레기’가 ‘청정 수소’로…이게 진짜 친환경입니다

by ssam31 2025. 8. 3.
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‘플라스틱 쓰레기’가 ‘청정 수소’로…이게 진짜 친환경입니다

 

물과 햇빛으로 폐플라스틱을 수소로?
기초과학연구원이 개발한 '청정 수소 생산 시스템'의 놀라운 성과


전 세계가 기후위기와 환경오염이라는 두 가지 거대한 위기에 직면해 있는 지금, 한국의 연구진이 이 두 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 기술을 선보였습니다. 바로 폐플라스틱을 청정 수소로 전환하는 기술입니다. 이 기술은 기존의 화석연료 기반 수소 생산방식보다 훨씬 더 친환경적이며, 동시에 폐기물 문제까지 해결할 수 있는 '일석이조'의 해법으로 주목받고 있습니다.

이번 기술을 개발한 주인공은 기초과학연구원(IBS)의 김대형 교수(UNIST), 현택환 교수(서울대) 공동 연구팀입니다. 이들이 개발한 광촉매 기반 수소 생산 시스템은 햇빛만으로 폐플라스틱을 분해하면서 동시에 수소를 만들어내는 혁신적 기술로, 세계적인 에너지 전환에 큰 변화를 가져올 수 있을 것으로 기대됩니다.


🌍 문제는 폐플라스틱, 해답은 ‘광촉매’

우리가 일상적으로 사용하는 페트병(PET)은 전 세계에서 연간 약 3억 톤 이상이 생산되고 있습니다. 그러나 이 중 상당수는 재활용되지 못한 채 쓰레기로 방치되거나 매립되고, 결국 자연을 오염시키는 주범이 되죠.
이러한 폐플라스틱 문제를 해결하기 위해 다양한 기술이 시도돼 왔지만, 대부분 고온 고압 등의 에너지가 많이 드는 방식이었습니다. 그에 비해 이번 연구는 햇빛이라는 자연 에너지를 활용해 온실가스를 배출하지 않고 플라스틱을 분해한다는 점에서 전례 없는 방식입니다.


🔬 어떻게 가능한가? – '하이드로겔 캡슐화 촉매'의 역할

연구팀이 개발한 기술의 핵심은 하이드로겔 캡슐화 촉매입니다. 이 촉매는 물 위에 떠 있는 구조로 되어 있어 햇빛을 효율적으로 받을 수 있으며, 동시에 플라스틱과 접촉해 반응을 일으킬 수 있습니다.

📌 기술 구조 요약

  • 광촉매: 햇빛을 흡수해 반응을 유도
  • 하이드로겔 캡슐화: 물 위에 떠 있으면서도 반응성을 유지
  • 폐플라스틱 분해: PET 병을 저온에서 안전하게 분해
  • 수소 생산: 물과 함께 반응하면서 수소(H₂) 생성
  • 부산물: 에틸렌글리콜과 같은 유용한 화학물질 동시 생성

이 촉매 시스템은 실험실을 넘어 실제 환경에서도 검증되었습니다. 연구진은 1m 크기의 장치를 자연광 조건에서 2개월 이상 운용해봤고, 안정적으로 작동함을 확인했습니다.


⚙️ 수소와 에틸렌글리콜, 이중 수확의 효과

이 시스템은 단순히 폐기물을 제거하는 것에 그치지 않습니다. 친환경 수소 생산이라는 새로운 에너지 공급원 역할을 하며, 동시에 에틸렌글리콜이라는 유용한 유기화합물을 부산물로 제공합니다.

✔ 수소의 활용도

  • 연료전지, 수소차, 산업용 에너지 등 다양한 청정에너지 대체 가능
  • 탄소 배출이 없는 차세대 에너지원

✔ 에틸렌글리콜의 활용도

  • 자동차 부동액, 폴리에스터 원료 등으로 산업적 가치 높음

즉, 이 시스템은 환경오염 제거 + 고부가가치 물질 생산이라는 경제적 효과까지 실현할 수 있는 매우 효율적인 기술입니다.


🌞 '햇빛'만 있으면 가능! – 비용·효율성의 혁신

기존의 수소 생산 방식은 대부분 화석연료 기반의 '그레이 수소' 혹은 고가의 전력을 사용하는 '그린 수소'였습니다. 그러나 이번 기술은 햇빛이라는 무료 자원을 이용해 에너지 비용을 최소화할 수 있는 '청정 수소 생산' 모델입니다.

기존 방식 vs 광촉매 시스템 비교

항목 기존 방식(스팀 개질 등) 광촉매 시스템(IBS 개발)
에너지원 천연가스, 전기 햇빛
탄소 배출 높음 없음
폐기물 문제 해결 불가능 가능
수소 생산 비용 높음 낮음
유지 비용 고가 저렴
 

🔮 확장성과 실용화 가능성

연구팀은 향후 이 시스템을 10~100m 크기 규모로 확대해 산업현장에 적용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 예를 들어, 폐플라스틱이 많은 지역에 설치하여 수소를 직접 생산하고, 생산된 수소는 연료전지, 산업용 에너지, 수소차 등에 바로 활용 가능하죠.

또한, 자연광만 있어도 작동하기 때문에 전기 인프라가 부족한 개발도상국이나 오염된 해양 환경에도 설치가 가능합니다.

이 기술이 상용화되면, 향후 **"태양광 수소 플랜트"**가 폐기물 처리장이나 플라스틱 재활용 공장 등에 도입될 수 있습니다.


🎯 전문가들이 기대하는 점

국내외 환경·에너지 전문가들은 이 기술을 다음과 같은 점에서 주목하고 있습니다.

  • 에너지 전환 가속화: 탄소 없는 수소로의 전환 촉진
  • 플라스틱 오염 문제 해결: 직접적인 폐기물 감소 효과
  • 경제성 확보: 부가가치 있는 부산물 생산
  • 기술의 확장성: 다양한 폐기물 대응 및 해외 수출 가능성


🏁 진짜 친환경은 '순환'이다

이번 기초과학연구원의 성과는 단순한 수소 생산 기술을 넘어, 지속 가능한 순환경제의 실현 가능성을 보여주었습니다. 버려지는 플라스틱을 자원으로 전환하고, 그 과정에서 온실가스를 배출하지 않으며, 에너지를 창출하는 선순환 구조를 만든 것이죠.

앞으로 이러한 기술이 실제 산업과 정책에 적용되면, 한국은 '청정에너지 강국'으로 도약할 수 있을 것입니다. 그리고 더 나아가, 전 세계의 플라스틱 문제 해결에도 핵심적인 역할을 하게 될 것입니다.

 

 

 

 

 

 

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