쉽게 이해하는 화학용어 ① 열분해 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (215)

화학용어는 자주 접하지 않는 탓에 이해하기 어렵게만 느껴지는데요. 뉴스 등을 통해 생활에서 자주 접하는 화학용어를 좀 더 쉽게 알려주는 코너를 마련했습니다. 

첫번째로 준비한 용어는 열분해 기술입니다. 이 기술은 최근 플라스틱 폐기물 증가에 따라 친환경적인 처리 방법으로 자주 언급됩니다. 

환경부에 따르면 현재 우리나라의 폐플라스틱 재활용 비율은 54%인데요. 열분해 기술을 통해 플라스틱 폐기물의 재활용 비율을 높일 수 있다고 하니, 알아보겠습니다. 

◆열분해란

외부에서 열을 가하면 물질의 온도가 올라가는데, 이 과정에서 원자 간의 결합 에너지보다 큰 열 에너지를 얻게 됩니다. 활성화된 분자에선 약한 결합은 끊어지고 각종 성분으로 분해되는데, 이를 열적 전환(thermal conversion)이라 합니다. 

열분해(Pyrolysis)는 열적 전환 중 한가지 방식으로, 산소가 없는 상태에서 유기성 고분자를 열적으로 분해하여 액상 및 고상의 유도체와 가스상의 연료 등을 생산하는 방법입니다. 

◆친환경 소각 기술의 등장

열분해 소각 기술은 1960년대 초 미국에서 대기정화법(The Clean Air Act)이 발효되면서 기존 대기오염 발생 문제를 소각공정 자체에서 최소화하기 위해 사용되기 시작했습니다. 폐기물의 투입-건조-건류 및 열분해 소각공정을 거치는 1차와 이때 발생한 건류 가스를 완전 소각시키는 2차 연소로 구분돼 있습니다. 

열분해는 처음 열을 가할 때 별도의 에너지를 써야 하는 것 외에는 오염물질을 배출하지 않으며, 잔류 소각재도 거의 발생하지 않아 친환경 기술로 평가받고 있습니다. 

◆폐플라스틱 열분해 유화기술

Petrol in a beaker. Petrol (also called gasoline) is a product of the refining of crude oil. Crude oil is a mixture of hydrocarbons that is heated to separate it into parts called fractions. The lighter hydrocarbon fractions boil off and leave the heavier fractions behind. Petrol is collected in the range 40-205 degrees Celsius, and has hydrocarbons with 5-12 carbon atoms. Petrol is used as a fuel in motor vehicles. To compare the colour and viscosity of crude oil and its fractions, see T110/483-491 and T110/492-501.

열분해를 이용한 폐플라스틱 유화기술은 오일쇼크 당시인 1970년 대 초 폐기물을 통해 에너지를 회수하기 위한 목적으로 연구가 시작됐습니다. 최근 유가가 상승하면서 폐플라스틱의 유화기술에 더욱 관심이 높아졌습니다.

열분해 유화기술은 폐플라스틱과 폐타이어, 폐비닐, 폐유, 폐고무 등 고분자 폐기물을 무산소 조건 하에 외부에서 열을 가하는 반응을 통해 액체연료로 변환시키는 방법입니다. 열분해 과정에서 다이옥신과 같은 유해물질은 물론이고 폐기물도 발생하지 않아 친환경적이며 경제적인 재활용 기술이라 할 수 있습니다. 

◆이산화탄소 배출 없는 열분해 수소 생산

Isolated blackboard with periodic table, Hydrogen, Chemistry

2019년 독일의 마드리드 폴리텍 대학에서 천연 가스를 고온으로 가열하는 열분해 기술을 사용해 수소를 처음 생산했는데요. 부산물로 고체 형태의 탄소만 배출해 환경오염이 없고, 배출된 탄소는 전기 자동차 배터리 제조 등에 이용할 수 있어 친환경 수소 생산기술로 주목받았습니다. 

국내에서도 폐플라스틱을 열분해해서 가스를 생산하고, 이를 수소로 개질 하는 기술을 개발하고 있습니다. 

열분해 기술은 이렇게 주로 폐기물을 분해하여 오일이나 수소 등의 원료로 재활용하는 기술로, 환경오염은 물론이고 천연자원 고갈에 대응할 수 있습니다. 앞으로 친환경 열분해 기술이 우리 생활에 어떤 영향을 미칠지 관심 있게 지켜봐 주세요.

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