인하대학교(총장 조명우)는 황예진 화학공학과 교수 연구팀이 최근 고효율의 새로운 폐플라스틱 업사이클링 전략을 제시했다고 18일 밝혔다.

상용 플라스틱인 폴리스타이렌(Polystyrene·PS)은 연간 2500만t 이상 생산되는 범용 고분자로 포장재, 건축, 전자제품, 생활용품 등 다양한 분야에서 사용된다.

하지만 일회용 제품으로 많이 쓰여 연간 약 1700만t의 폐기물이 발생하는데 대부분 재활용되지 않고 매립되거나 환경에 버려지고 있어 최근 PS 폐기물을 활용해 새로운 기능성 물질을 합성하는 업사이클링 연구가 주목받고 있다.

연구팀은 폐플라스틱의 새로운 업사이클링 전략에 볼-밀(Ball-mill) 분쇄법을 활용했다.

볼-밀 분쇄법은 쇠공을 넣은 원통형 장치를 진동시켜 재료에 기계적인 힘을 가하는 방법이다.

기계적 힘을 이용해 다양한 유·무기 반응에 활용될 수 있고, 빠른 반응 속도, 지속가능성, 재현성, 안전성 등의 장점이 있다.

볼-밀 분쇄법을 사용하면 다른 물질과 결합하거나 변할 수 있는 반응성 작용기가 있는 PS 유도체에서 화학 반응을 일으키기가 쉽고, 원하는 결과물을 많이 얻을 수 있다.

하지만 일반적인 PS의 경우, PS에 포함된 고리 구조의 높은 안정성으로 직접 기능화하는 것은 어렵다.

고리 구조를 변형하려 하면 원하는 반응이 잘 일어나지 않아 결과물이 적게 나오고 플라스틱 사슬이 잘려 나가거나(절단) 결합되는(가교) 부작용이 생길 수 있다.

그렇기에 PS 고리 구조를 변형하는 것은 중요한 이슈인데 버치(Birch) 환원이 해결책이 될 수 있다.