고려대학교(총장 김동원)는 화공생명공학과 노인수 교수·원왕연 교수 연구팀이 외부 수소 공급 없이 폐플라스틱을 고부가가치 연료로 전환하는 ‘지속가능 업사이클링 공정’을 개발했다고 19일 밝혔다.

기존 수소화 분해 방식은 고압 수소를 외부에서 주입해야 하는데, 이 수소 대부분이 화석연료 기반 ‘그레이 수소’로 생산돼 재활용 과정에서도 탄소가 배출되는 한계가 있었다.

연구팀은 액상 유기 수소 운반체(LOHC)인 ‘데칼린’을 활용해 수소를 자체적으로 공급하는 ‘탠덤 촉매 전략’을 제시했다. 데칼린에서 수소를 추출하는 탈수소화 과정과 플라스틱을 분해하는 수소화 분해 과정을 하나의 공정에서 동시에 구현한 것이 핵심이다.

이를 위해 ‘Pt/HZSM-5’ 촉매를 개발하고 실증 실험을 진행한 결과, 폐플라스틱의 90% 이상이 분해되는 전환율을 기록했다. 생성물의 70% 이상은 가솔린과 항공유 등 즉시 활용 가능한 액체 연료로 나타났다.

환경성과 경제성도 동시에 확보했다. 외부 수소를 사용하는 기존 방식 대비 온실가스 배출량을 크게 줄였으며, 지구온난화지수는 원유 기반 가솔린 대비 약 57% 수준으로 낮췄다. 최소 연료 판매 가격은 갤런당 약 3.5달러로, 기존 친환경 연료 대비 경쟁력을 갖췄다.

연구팀은 “수소 생산 과정의 탄소발자국 문제와 플라스틱 폐기 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술”이라며 “플라스틱 순환경제 구축을 앞당기는 핵심 경로가 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난해 12월 게재됐다.