숭실대학교는 신소재공학과 김병효 교수 연구팀이 폐폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 180도 저온에서 100% 분해하고 자석만으로 회수할 수 있는 무기·유기 하이브리드 자성 나노촉매를 개발했다고 6일 밝혔다.

기존 PET 화학적 재활용 촉매는 분해 효율이 높으면 회수가 어렵고, 회수가 쉬우면 반응성이 낮은 한계가 있었다. 나노촉매도 높은 활성을 보였지만 회수 과정이 복잡해 산업 현장 적용에 제약이 있었다.

연구팀이 개발한 ‘ZnFe₂O₄@citrate’ 자성 나노촉매는 이러한 한계를 개선했다. 이 촉매는 180도에서 2시간 만에 PET를 100% 분해하고 원료물질인 BHET를 94.1%의 높은 수율로 회수했다. 또 ​자석만으로 촉매를 손쉽게 분리할 수 있으며, 8차례 반복 사용 후에도 87% 이상의 수율을 유지해 우수한 재사용성도 확인했다.

연구팀은 이번 기술이 낮은 반응 온도에서도 높은 분해 효율과 촉매 회수의 편의성을 동시에 확보했다는 데 의미가 있다고 설명했다. 친환경 PET 화학적 재활용 공정의 에너지 소비와 비용을 줄이고 플라스틱 자원순환 기술의 실용화를 앞당길 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 화학공학·지속가능공학 분야 국제학술지 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’​에 게재됐다. 연구에는 숭실대 김용준 학생과 장태민 학생이 공동 제1저자로 참여했다.