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IT-의,과학 작성일 : 18-09-15 23:16

"몇 번이고 재생이 가능한 새로운 플라스틱 등장"
 글쓴이 : 我詩我
조회 : 22   추천 : 0  
 

"몇 번이고 재생이 가능한 새로운 플라스틱 등장"

 

폐플라스틱의 재생 비율은 약 10%

 

플라스틱 쓰레기를 버리면서 사람들은 여러 가지 생각을 한다. 그 중에는 버린 플라스틱을 재생하면 전과 동일한 질을 가진 플라스틱이 될까? 플라스틱은 몇 번이고 재생이 가능할까? 만일 폐지처럼 재생할수록 점점 질이 나빠진다면, 철이나 금속처럼 본래 모습이 되는 플라스틱은 없을까?

 

플라스틱이 거의 무제한으로 생산되면서 엄청나게 배출되는 쓰레기는 큰 문제가 되어 있다. 플라스틱 쓰레기는 미생물에 의해 분해되지 않기 때문에 그들은 결국 육지와 바다를 점점 더 많이 뒤덮고, 환경을 악화시키게 된다. 더군다나 가루처럼 잘게 부수어진 ‘미세 플라스틱’은 바다, 호수, 강, 상수도 물에까지 섞이고 있어 인간과 모든 생명체의 생존을 위협하는 상황이 되어 가고 있다. 1년 동안에 바다에 버려지는 플라스틱 쓰레기의 양이 세계적으로 약 800만 톤이라고 한다.

     

플라스틱은 금속류, 종이류, 유리처럼 재사용(재활용)이 가능하지만, 값이 싸기 때문에 재생해도 경제적 가치가 크지 못하다. 하지만 쓰레기장에서 사람들은 쓰레기를 줄이는 동시에 재생작업이 편리하도록 하나하나 종류별로 분리(分離)하여 버리고 있다.

  

오늘날 사용되는 플라스틱(합성수지合成樹脂)은 원료와 제조 방법에 따라 종류가 수십 가지이다. 따라서 플라스틱을 재생할 때는 성분이 같은 것으로 분리하고, 잘게 부수고 씻은 다음, 그들을 녹일 수 있는 화학물질(용액) 속에서 열분해(熱分解) 과정을 거친다. 그런데 플라스틱은 재생 작업 때 다른 성분과 이물질이 혼합되기 때문에 단단함이라든지 기타 질이 떨어진다. 그러므로 재생 플라스틱의 용도는 제한된다.

 

 

생산량이 많은 빈 페트병은 재활용 비율이 높다. ‘PET’는 화학명칭인 polyethylene terephithalate의 약자이다. 페트병의 재활용 비율은 우리나라의 경우 약 70%이고 일본은 60%, 유럽은 55%, 미국은 40%라고 한다.

 

플라스틱 쓰레기가 무진장 버려지고 있는 가운데, 그 중에 재활용되는 양은 전체의 약 10%이고, 나머지는 거대한 쓰레기장에 매립되거나 바다에 떠다니는 상황이다. 플라스틱의 재활용 비율이 낮은 큰 이유는 값이 싸다는 것과 분리하는데 비용이 많이 든다는 것이다. (본사 블로그 : <세계의 바다 생태계를 위협하는 거대한 플라스틱 쓰레기 섬>  참고)

 

언제나 원형으로 재생되는 새로운 플라스틱

벽돌공은 크기와 모양이 동일한 벽돌(block)을 여러 형태로 쌓아 서로 다른 모양의 건축물을 만든다. 레고(Lego) 조각도 같은 형태의 레고(기본 단위 형태)를 결합하는 방법에 따라 온갖 물건이 만들어진다. 이런 벽돌이나 레고처럼 플라스틱 분자도 ‘기본 단위 형태’가 동일하게 만들 수 없을까? 그렇게 되면 플라스틱을 재생하더라도 본래의 질을 그대로 유지할 것이다.  

     

플라스틱 제조할 때 가장 많이 사용되는 주원료는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌이다. 플라스틱의 주성분인 기본 단위 분자(벽돌)를 화학용어로 모노머(monomer 단량체)라 하며, 이 모노머가 수없이 결합하여 긴 사슬을 이룬 것을 폴리머(polymer 중합체)라 한다. 즉 플라스틱은 모노머가 서로 결합하여 폴리머가 된 것이며, 폴리머는 단단하면서 잘 분해되지 않게 된다.

 

 

모노머 분자가 수없이 연결된 것(고분자화합물)을 폴리머라 한다. 폐플라스틱을 재생하기 위해서는 모노머의 상태로 분해했다가 다시 폴리머로 만든다. 이것을 해중합(解重合 depolymerize)이라 한다.

 

미국 콜러라도 주립대학의 폴리머 화학자 쥬(Jianbo Zhu)를 중심으로 한 연구팀은 플라스틱의 기본 벽돌을 만드는 방법을 오래 전부터 연구해 왔다. 하지만 그들이 만들어낸 모노머 벽돌은 단단하지 못하고 열에 약했다. 그러나 장기간의 연구 끝에 만족할만한 ‘모노머 벽돌 분자’를 만드는데 성공하여, 그 연구 결과를 2018년 4월 26일자로 발행된 <사이언스>에 소개했다.

  

그들이 새롭게 개발한 플라스틱의 기본 벽돌은 실용성이 충분하도록 단단했다. 또한 그 플라스틱은 분해시킬 경우, 전부가 본래의 벽돌(모노머) 분자로 돌아갔다. 그러므로 이 모노머 벽돌을 재결합시키면 다시 본래의 성질을 가진 플라스틱으로 재생될 뿐만 아니라, 이들은 몇 번을 재생하더라도 변화되지 않고 ‘기본 벽돌’로 돌아갔다.

 

 

새로 합성된 플라스틱은 재생과정을 거쳐도 본래의 플라스틱 벽돌(모노머)로 변한다. 이들은 몇 차례 재생을 하더라도 변질되지 않는 플라스틱이 된다. 사용량이 가장 많은 페트병의 제조에 이 새로운 플라스틱을 우선 이용하려 하고 있다.

 

연구자들은 재생작업을 여러 차례 해보았고, 결과는 언제나 단단한 플라스틱으로 변했다. 뿐만 아니라 쥬 연구팀은 이런 모노머 벽돌을 2종류 만들어 서로 결합시킨 결과, 더 단단한 플라스틱을 만드는데도 성공했다. 쥬 연구팀은 머지않아 모노머 벽돌을 여러 종류 개발하여, 앞으로는 몇 번을 재생하더라도 원형으로 돌아가는 플라스틱을 만들려 하고 있다. 그들의 연구는 플라스틱 쓰레기를 줄이는 동시에 자원도 절약하는 공헌을 하게 될 것이다.

 

- YS -


 
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