[에듀플러스]숭실대 신소재공학과 김병효 교수, PET 100% 분해·자석 회수 가능한 자성 나노촉매 개발

(왼쪽부터) 김병효 교수, 김용준 학생, 장태민 학생(사진=숭실대)

숭실대학교는 김병효 신소재공학과 교수 연구팀이 폐PET를 저온에서 고효율로 분해하고 자석만으로 쉽게 회수할 수 있는 무기·유기 하이브리드 자성 나노촉매를 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 연구 결과는 화학공학 및 지속가능공학 분야 국제학술지 'ACS Sustainable Chemistry & Engineering'에 게재됐다. 이번 연구는 김용준 숭실대 학생과 장태민 학생이 제1저자로 참여했다.

기존 PET 화학적 재활용에 사용되는 촉매들은 각각 장단점이 있었다. 아세트산 아연 촉매는 분해 효율은 높지만 사용 후 회수가 어려워 폐기 과정에서 환경 부담이 크고, 고체 촉매는 회수는 쉽지만 활성이 낮아 높은 반응 온도와 긴 반응 시간이 필요했다. 기존 나노촉매 역시 고체 촉매보다 활성이 높지만 회수 과정이 복잡해 실제 공정 적용에는 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 'ZnFe₂O₄@citrate' 무기·유기 하이브리드 자성 나노촉매는 이러한 한계를 개선했다. 해당 촉매는 180℃에서 2시간 만에 PET를 100% 분해했으며, BHET 수율 94.1%를 달성했다. 또한 자석만으로 촉매를 손쉽게 회수할 수 있고, 8회 반복 사용 후에도 87% 이상의 수율을 유지해 높은 재사용성을 확인했다.

이번 연구는 낮은 반응 온도에서도 PET를 효율적으로 분해하고 촉매를 간편하게 회수·재사용할 수 있는 기술을 제시했다. 향후 친환경 PET 화학적 재활용 공정의 효율성과 경제성을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

권미현 기자 mhkwon@etnews.com