플라스틱 생산 폐수에서 친환경 에너지 원료 생산

[에너지경제신문 서양덕 기자] 합성섬유와 플라스틱 제조과정에서 나오는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET,polyethylene terephthalate) 중합폐수에서 메탄과 수소 등 신재생에너지 원료를 생산하고 발암물질을 제거하는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

금오공대 화학소재융합학부 김태오<사진> 교수 연구팀은 9일 다량의 탄소원과 수소원이 들어 있는 PET 중합폐수를 전기화학적 환원법으로 처리해 신재생에너지로 사용하는 원료를 생산하면서 폐수 내 발암물질을 처리할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

각종 합성섬유나 플라스틱을 생산하는 중합공정에서는 나오는 PET 중합폐수에는 에틸렌글리콜(EG), 테레프탈산(TPA) 등이 들어 있어 중합반응으로 발암물질인 1,4-디옥산(1,4-Dioxane)이 생성된다.

현재 PET 중합폐수 처리에는 생물학적 처리법(활성슬러지법), 분리막 생물반응기(MBR) 등 고도산화처리(AOPs)기술 등이 적용되고 있으나 처리효율이 낮고 운전비용이 많이 들며 공정이 복잡해 개선이 필요하다.

김 교수팀은 이 연구에서 자체 개발한 무격막형 전기화학적 환원법으로 더 낮은 전압으로 발암물질을 제거하면서 신재생에너지로 이용 가능한 메탄과 수소를 생산하는 데 성공했다.

무격막형 전기화학적 환원법은 격막(이온교환막)을 사용해 선택적으로 이온교환을 유도, 특정 물질을 생산하는 기존 전기화학적 환원법과 달리 격막을 없애고 더 낮은 전압의 전기에너지를 이용해 오염물질을 신재생에너지 원료로 변환시킨다.

연구진은 무격막형 전기화학적 환원법은 기존 처리법보다 적은 운전 비용으로 높은 폐수 처리효율을 얻을 수 있고 공정도 간단해 기존 처리공정에 응용하면 효율과 운전조건을 개선할 수 있다고 설명했다.

김태오 교수는 "이 연구는 폐기물로만 여겨졌던 PET 중합폐수를 이용해 고부가가치의 에너지 원료를 생산하고 동시에 발암물질도 제거할 수 있는 선순환 과정을 구축한 것"이라며 "낮은 처리효율을 보이는 기존 처리법을 대체할 수 있는 효율적인 폐수처리공법"이라고 말했다.

한국연구재단 일반연구지원사업을 통해 수행된 이 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 게재됐다.