전 세계적으로 매년 수십억 개가 폐기되는 타이어는 철심과 다양한 화학 첨가제로 구성돼 재활용이 어려운 대표적 폐기물이다.
이로 인해 환경오염의 주요 원인으로 지적돼 왔으나, 국내 연구진이 폐타이어를 고부가가치 화학 원료로 전환하는 신기술을 개발해 주목받고 있다.
카이스트 화학과 홍순혁 교수 연구팀은 26일, 이중 촉매 기반의 연속 반응 시스템을 통해 폐타이어를 고순도의 고리형 알켄으로 선택적으로 전환하는 데 성공했다고 밝혔다.
해당 연구 성과는 화학 분야 국제 저널 ‘켐(Chem)’에 게재됐다.
타이어는 합성고무와 천연고무의 복합체로, 강도와 내구성을 높이기 위해 실리카, 카본블랙, 산화방지제 등 첨가물이 포함된다.
가황 처리를 통해 고무 분자 간 결합이 강하게 형성되어 재활용이 어려운 구조가 된다.
지금까지는 고온 열분해 방식에 의존해 왔지만, 이 방식은 에너지 소모가 크고 생산물 품질이 낮다는 한계가 있었다.
연구팀은 고무 분자 내 결합 구조를 사전에 변형해 분해를 용이하게 만들고, 고리형 화합물 생성을 유도하는 두 가지 촉매를 활용했다.
이를 통해 최대 92%의 선택성과 82%의 수율로 고순도 고리형 알켄을 생산하는 데 성공했다.
이 중 펜텐은 고무 재생 원료로, 헥센은 나일론 섬유의 원료로 재활용이 가능하다.
특히 이 기술은 실제 폐기된 타이어에서도 동일한 성과를 보였으며, 기존 고온 열분해 방식과 달리 저온 정밀 촉매 반응을 활용해 경제성과 친환경성을 동시에 갖췄다.
다양한 종류의 폐고무와 합성고무에도 적용 가능해 산업 전반의 폐기물 재활용 방식에 큰 전환점을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
홍순혁 교수는 “이번 연구는 기초 화학기술을 바탕으로 폐타이어 문제에 새로운 해법을 제시한 사례”라 밝혔다.
그는 “향후 고효율 촉매 개발과 상용화 기술로 연결해 실제 재활용 공정에 적용할 수 있도록 하겠다”고 말했다.
박세준 (karung2@sabanamedia.com) 기사제보
