경상국립대학교 자연과학대학 화학과 최명룡 교수 연구팀이 폐플라스틱과 수질오염 물질을 한 반응기에서 동시에 고부가가치 화학물질로 바꾸는 전기화학 촉매 시스템을 개발했다. 이 성과는 촉매 분야 세계적 학술지 'ACS Catalysis'(영향력 지수 13.6)에 커버 논문으로 게재됐다.

연구팀은 이산화탄소(CO2) 레이저를 이용해 루테늄(Ru) 원자를 코발트 산화물(Co3O4) 표면에 하나씩 정밀하게 고정하는 단일 원자 촉매 기술을 구현했다. 기존 합성법이 고온에서 장시간 공정을 요구하는 것과 달리, 이 방식은 3분 이내의 레이저 조사만으로 촉매를 만들 수 있어 공정이 단순하고 에너지 소비가 적다.

이 촉매는 폐 PET 플라스틱을 분해해 얻은 에틸렌글리콜을 산업용 화학 원료인 포메이트로 전환하는 동시에, 수질오염의 주요 원인인 질산염을 비료·수소 운반체로 쓰이는 암모니아로 바꾼다. 플라스틱 폐기물과 수질오염이라는 두 환경 문제를 하나의 반응 시스템에서 해결하면서 유용한 자원을 얻는 자원순환 구조다.

최명룡 교수는 "폐플라스틱과 질산염이라는 대표적 환경오염 물질을 동시에 유용한 화학 자원으로 전환할 수 있는 새로운 플랫폼 기술"이라며 "간단한 CO2 레이저 공정으로 고효율 단일 원자 촉매를 신속하게 제조할 수 있어 산업적 활용 가능성이 매우 크다"라고 말했다.

이번 연구는 교육부 기초과학연구역량강화사업의 지원을 받아 한국기초과학지원연구원(KBSI) 국가연구시설장비진흥센터(NFEC)의 협조로 수행됐다.