국내 연구진, 플라스틱 분해를 위한 생명 촉매 개발

플라스틱 폐기물은 현대 사회가 직면한 가장 심각한 환경 문제 중 하나입니다. 플라스틱은 분해되기까지 수백 년이 걸리며, 그동안 환경에 막대한 피해를 줍니다. 플라스틱은 해양 생태계를 파괴하고, 토양 오염과 같은 문제를 일으키며, 결국 인류 건강에도 악영향을 미칩니다. 이를 해결하기 위해 국내 연구진들이 플라스틱을 친환경적으로 분해할 수 있는 생명 촉매를 개발하며 주목받고 있습니다. 이번 글에서는 최근 발표된 주요 연구 성과와 이로 인한 환경 및 산업적 영향에 대해 살펴보겠습니다.

PET 분해를 위한 바이오 촉매 개발 (경북대학교와 CJ제일제당)

2025년 1월 3일, 경북대학교 생명과학부 김경진 교수와 CJ제일제당 연구팀이 협력하여 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 플라스틱을 분해할 수 있는 세계 최고 성능의 바이오 촉매를 개발했다고 발표했습니다. PET는 음료수병과 같은 일상 용품에 널리 사용되는 플라스틱으로, 기존의 화학적 처리 방식은 비용이 높고 환경에 해로운 부산물을 배출했습니다.

새롭게 개발된 촉매는 이러한 문제를 해결하며, 산업 환경에서도 PET를 효율적으로 분해할 수 있어 재활용 가능성을 높입니다. 이 촉매는 낮은 온도에서도 빠르게 반응할 수 있어 에너지 사용량을 줄이는 동시에 분해 효율을 높였습니다. 특히 반복 재활용이 가능하다는 점에서 지속 가능한 플라스틱 순환 경제 구축에 기여할 것으로 보입니다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스'에 게재되어 그 가치를 인정받았습니다. 연구팀은 추가적으로 산업 전반에 적용하기 위한 기술 개발을 진행 중이며, 실제 응용 사례가 빠른 시일 내에 나올 것으로 기대됩니다.

폐플라스틱 탈염소 촉매 개발 (KAIST와 충남대학교)

2024년 9월 26일, KAIST 생명화학공학과 최민기 교수와 충남대학교 신혜영 교수 연구팀은 폐플라스틱 분해 과정에서 중요한 탈염소 반응 메커니즘을 규명하고, 이를 처리할 고성능 촉매를 개발했습니다. 폐플라스틱에서 염소를 제거하지 않으면 재활용 제품의 품질이 저하되고, 독성 물질이 발생할 수 있습니다.

해당 촉매는 백금을 미량만 사용하면서도 염소를 98% 이상 제거할 수 있어 기존 방법보다 경제적이고 환경 친화적입니다. 염소 제거는 플라스틱 재활용의 효율성을 높이는 데 핵심적인 역할을 하기 때문에 이 기술은 폐플라스틱 처리 공정을 혁신할 것으로 기대됩니다. 특히 이 촉매는 다양한 종류의 플라스틱에도 적용 가능하여 범용성이 뛰어난 것으로 평가받고 있습니다. 이 연구는 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재되었으며, 앞으로도 촉매의 성능을 개선하고 대량 생산 가능성을 높이기 위한 연구가 진행되고 있습니다.

곤충 유래 플라스틱 분해 효소 발견 (한국생명공학연구원)

2024년 12월 26일, 한국생명공학연구원 감염병연구센터 류충민 박사팀은 곤충인 꿀벌부채명나방의 장에서 플라스틱을 산화할 수 있는 효소를 발견했습니다. 이 효소는 플라스틱을 산화하여 분해 가능성을 열어주는 중요한 발견으로 평가받습니다.

연구진은 인공지능 시뮬레이션을 활용해 효소의 플라스틱 분해 기전을 규명하였으며, 이로 인해 생물학적 방법을 통한 폐플라스틱 처리 가능성을 입증했습니다. 특히 이 효소는 자연에서 얻은 생물학적 자원을 활용한다는 점에서 매우 친환경적인 접근법으로 주목받고 있습니다. 연구는 'Journal of Hazardous Materials'에 게재되었으며, 향후 곤충 효소의 대량 생산 및 효소 안정성 개선을 목표로 후속 연구가 진행 중입니다.

향후 기대 효과

1. 환경적 영향

이번 연구들은 플라스틱 폐기물 문제 해결에 획기적인 돌파구를 제공할 것으로 보입니다.

• 플라스틱 분해 및 재활용 공정이 친환경적으로 개선되며,
• 해양 생태계와 토양 오염 문제를 완화할 수 있습니다.
• 대기 중 이산화탄소 배출량을 줄이고, 자원 낭비를 방지합니다.

2. 산업적 영향

플라스틱 처리 기술의 발전은 새로운 산업 기회를 창출할 것입니다.

• 플라스틱 재활용 시장의 확대
• 친환경 제품 개발과 이를 통한 기업 이미지 개선
• 기술 수출을 통한 경제적 이익
• 관련 장비 및 설비 개발로 인한 부가 산업 활성화

3. 정책 및 사회적 변화

정부와 기업이 이러한 기술을 적극적으로 도입하면,

• 플라스틱 사용 및 재활용 관련 정책 개선
• 일반 소비자들의 플라스틱 소비 및 분리배출에 대한 인식 향상이 기대됩니다.
• 플라스틱 재활용 제품 사용 장려를 위한 세제 혜택 및 보조금 정책 도입 가능

4. 글로벌 협력

• 국내에서 개발된 기술이 국제적으로도 주목받아 기술 수출 및 협력 프로젝트로 이어질 가능성이 있습니다.
• 특히 개발도상국에서 플라스틱 문제 해결을 위해 이 기술이 적극 활용될 수 있습니다.

결론

국내 연구진들의 노력은 플라스틱 폐기물 문제 해결을 위한 큰 진전을 보여줍니다. 이러한 연구들은 단순한 기술적 성과를 넘어 환경 보호와 지속 가능성을 향한 중요한 발걸음을 의미합니다. 앞으로 이러한 기술이 상용화되고, 실제 환경에 적용되어 긍정적인 변화를 가져오기를 기대합니다. 또한, 정부와 기업, 학계가 협력하여 플라스틱 폐기물 문제를 더욱 효과적으로 해결하기 위한 통합적인 노력이 필요합니다. 이는 우리 모두가 지속 가능한 미래를 만드는 데 중요한 기여를 할 것입니다.