연세대학교 화학과 김병수 교수 연구팀이 ‘기계화학적 볼밀링 시스템’을 사용해 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)을 무독성, 수용성 물질로 분해하는 친환경 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

PVC는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 등 다른 플라스틱과 달리 재활용이 어려워 매립이나 소각을 통해서만 처리된다.

때문에, PVC의 첨가제가 누출될 가능성이 있고, 소각 시 염화수소와 발암 물질인 다이옥신이 방출되는 등 환경문제가 존재한다.

이를 해결하기 위해 김병수 교수 연구팀은 ‘기계화학적 볼밀링 시스템’ 도입을 통한 PVC 분해 특성을 확인하는 실험을 설계했다.

연구팀에 따르면 실험은 PVC 사슬 내부에 옥시란 분자를 전략적으로 도입하기 위해 두 단계의 탈염소화 과정과 에폭시화 반응을 볼밀링 반응으로 진행했다.

도입된 옥시란 분자는 볼밀링 과정에서 받는 기계적인 힘에 의해 카보닐 일라이드 중간체를 형성했고, 이는 PVC 사슬에 아세탈 구조를 추가로 도입할 수 있는 결과를 나타냈다. 이후 가수분해를 통해 고분자 사슬이 수용성의 저분자량의 물질로 분해됐으며, 분해된 물질의 낮은 세포독성 및 식물 독성 결과를 통해 친환경적 시스템을 검증했다.

이번 기술 개발에 대해 연구팀은 “본 연구를 통해 기계화학적 방법으로 PVC 폐플라스틱 처리에 대한 친환경 분해 시스템을 구축할 수 있었으며, 향후 석유 기반 비분해성 상용 플라스틱인 PE, PP의 분해에 적용 가능성을 넓힐 수 있는 새로운 도약을 이루어낸 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구 결과는 재료과학 분야 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 최신호에 6월 30일 게재됐다.

베타뉴스 강규수 기자 ()
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