초록 ▼

□ 연구개요
최근 플라스틱 및 폐기물의 발생량이 급증함에 따라 폐기물의 사회적 처리 비용이 증가하였음. 현재 플라스틱 폐기물은 주로 재활용 및 소각을 통해 에너지 회수 등으로 처리하고 있는데, 폐플라스틱의 단일 성분으로의 분리·선별의 어려움. 또한, 에너지 회수를 위한 폐플라스틱의 소각과정 중 환경오염물질이 발생하는 등 여러 문제점들이 존재함. 따라서 본 연구에서는 다양한 종류의 유기성 폐기물을 하나의 폐기물 업사이클링 공정에 적용함으로써 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 고부가가치 화학물질로 전환하는 공정을 개발하고자 함.

□ 연구개요
최근 플라스틱 및 폐기물의 발생량이 급증함에 따라 폐기물의 사회적 처리 비용이 증가하였음. 현재 플라스틱 폐기물은 주로 재활용 및 소각을 통해 에너지 회수 등으로 처리하고 있는데, 폐플라스틱의 단일 성분으로의 분리·선별의 어려움. 또한, 에너지 회수를 위한 폐플라스틱의 소각과정 중 환경오염물질이 발생하는 등 여러 문제점들이 존재함. 따라서 본 연구에서는 다양한 종류의 유기성 폐기물을 하나의 폐기물 업사이클링 공정에 적용함으로써 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 고부가가치 화학물질로 전환하는 공정을 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 폐기물 성상에 무관하게 실험이 가능한 lab-scale 열분해 반응시스템 구축하였음. 또한, 유기성 폐자원을 원료로 만든 촉매를 합성한 후 농 플라스틱 폐기물을 수소, 메탄, 석유화학 대체 물질 등의 고부가가치 화학물질로 전환하는 자원화 공정을 개발하였음. 또한, 플라스틱 폐기물을 포함한 다양한 유기성 폐기물의 공업분석, 원소분석, 열중량 분석, FT-IR 등을 이용해 폐기물의 물리·화학적 특성을 분석하였음. 이를 통해 단일 및 혼합 플라스틱을 사용해 적합한 실험조건을 도출하였고 열분해 원료로 혼합 플라스틱을 사용하였음. 폐기물 열화학적 처리 이외에도 폐자원을 촉매의 원료로 사용하고 촉매의 원료로 사용하고 이 촉매를 이용하여 플라스틱 폐기물을 처리함. 폐기물을 이용한 촉매의 특성 분석을 위해 XRD, SEM, BET 등을 진행하였으며 촉매의 반응 매커니즘을 규명하였음. 이를 통해 촉매의 종류가 고부가가치 생산물에 미치는 영향을 연구하였으며 추가적으로 CO2 대기 조건과 촉매와의 상호작용을 연구하였음. 이와 같은 촉매 연구를 통해 유기성 폐자원 유래 촉매 중 최적의 촉매를 도출했으며 폐기물 열화학적 처리를 통해 생성된 고부가가치 산물을 석유화학물질 수준의 quality로 업그레이딩함.
농임업 잔여물, 분뇨, 음식물 쓰레기, 슬러지 등 유기성 폐자원을 촉매의 원료로 사용하여 플라스틱 및 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 온실가스를 저감하였으며 고부가가치 물질로 전환하는 자원순환체계를 구축하였음. 본 제안연구의 연구 성과를 환경, 소재, 에너지 등 다양한 분야에서 융·복합적으로 적용함으로써 사회현안 해결의 단초로 활용할 수 있음.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 제안연구를 통하여 미분류 플라스틱 폐기물, 유기성 폐기물, 도시 고형폐기물 등 다양한 종류의 폐기물 처리 및 자원화·에너지화에 있어 친환경 공정 구축 및 시장 경쟁력 확보 가능함. 또한, 폐기물의 열처리로 발생하는 생성물을 활용하는 새로운 폐기물 자원화 메커니즘 도입함으로써 플라스틱 폐기물로부터 생성된 고부가가치 화학물질을 기존 석유화학의 대체 물질로 활용할 수 있음.
본 연구를 통해 최종적으로 도출된 핵심기술은 이후 실용화 연구를 통해 공정 최적화 및 가격 경쟁력을 높이고, 산업체로 기술을 이전하는 전략을 취함으로써 관련 분야 선도 기술로 육성할 수 있으며 이는 환경 연구 분야의 새로운 패러다임을 제공할 수 있음. 본 연구결과를 물질 재활용 및 소각을 통한 에너지 회수 등 기존 폐기물처리 방법을 화학적 리사이클링 분야로 확장함으로써 환경, 화공, 화학, 신재생에너지 등 다양한 분야에 융·복합적으로 적용이 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)