편식하는 미생물로 폐플라스틱의 재활용률을 높이는 체인지메이커

특정 물질만 골라서 분해하는 미생물이 어떻게 플라스틱 재활용률을 높일 수 있을까? 리플라 서동은 대표는 플라스틱의 순도를 높이는 새로운 솔루션으로 플라스틱 문제의 지속 가능한 해결을 꿈꾸고 있다.

사용할 수 없는 재활용 플라스틱이 생겨나는 이유

1인당 플라스틱 연간 소비량 132.7kg(2015년 기준)으로 세계 최대 수준인 우리나라의 재활용 분리수거율은 62%로 OECD 국가중 상위에 속한다. 하지만 분리배출된 플라스틱 쓰레기의 대부분은 재활용 되지 않고 다시 폐기물로 분류된다. 실제 재생 소재나 에너지로 재사용되는 ‘실질 재활용률’은 20~30% 남짓에 불과하다. 이처럼 각 가정에서 아무리 분리배출을 열심히 해도 재활용되는 플라스틱 비중이 높지 않은 이유는 무엇일까? ‘리플라’ 서동은 대표는 다양한 플라스틱 종류를 구분하지 않고 한꺼번에 분리배출하는 것과 여러 재질을 혼합 사용하는 제품 생산방식이 원인이라고 말한다. “우리가 플라스틱이라고 한 번에 버리는 생수병, 요거트 용기, 박스, 세제 통 등은 모두 다른 재질이어서 재활용하려면 각기 분리해서 따로 수거해야 합니다. 또한 칫솔이나 장난감처럼 복잡하게 생긴 생활계 플라스틱은 여러 재질이 한 제품 안에 같이 쓰였죠. 이런 경우는 소재 분리가 어려워 재활용 자체를 할 수 없습니다.” 
분리배출한 플라스틱 제품은 PET, PP, PE, PS 등 각기 다른 소재로 구성되어 있다. 재활용업체는 한꺼번에 수거한 플라스틱을 다시 소재별로 분류하고, 스티커와 비닐 등 이물질을 제거하기 위해 수차례 정제 과정을 거친다. 분리수거 후에도 진짜 ‘분리’를 위해 상당한 시간과 비용이 또다시 발생하는 것이다.

우주를 꿈꾸다 발견한 미생물의 새로운 가능성

재활용 플라스틱에 대한 서동은 대표의 관심은 10대 시절 우연히 시작되었다. 어려서부터 우주과학에 관심이 많았던 서동은 대표는 고등학교 때 전미우주학회(NSS)와 미국 항공우주국 (NASA) 에임스 연구소가 주관하는 ‘국제우주도시설계대회’에 참가해 특정 물질을 분해하기 위한 미생물을 배양하는 소화조 설계를 맡았다. 매년 우주항공과학에 관심 있는 전 세계 청소년 수천 명이 참가하는 대회였다. “산업 폐기물에서 미생물로 금속을 분리하는 우주 도시 광산의 문제점을 탐구하다가 플라스틱 재활용 공정에 관심을 갖게 되었어요. 미생물로 특정 플라스틱 재질만 선택해 제거할 수 있다면 플라스틱 재활용에도 활용할 수 있지 않을까 하는 생각이 들었죠.”
얼마 뒤 국내 과학 경연 대회 참가를 준비하던 중 논문을 통해 재활용 플라스틱 분류 과정에서 발생하는 2~5%의 순도 차이가 상당한 품질 차이로 이어진다는 사실을 알게 되었다. 1990년대 부터 제기된 문제임에도 아직 해결되지 않았다는 점이 놀라웠다. 대회를 함께 준비하던 친구들과 재활용 플라스틱 순도를 향상시키는 균 소화조 개발 창업팀 ‘리본’을 꾸렸고, 고등학교 졸업 후 창업 인재 전형을 통해 울산과학기술원(UNIST)에 진학했다. 대학 진학 후 학업에 열중하기로 한 친구들과 달리 서동은 대표는 생명공학을 전공하며 본격적인 연구를 시작했다. 그리고 새롭게 팀에 합류한 같은 학교 학부생 및 졸업생들과 ‘제8회 정주영 창업경진대회’에서 대상을 받으며 솔루션의 성장 가능성을 인정받았다. 이후 플라스틱 분해 미생물을 연구해온 또 다른 창업팀 ‘플라스테이스’와 합병해 리플라를 설립했다.

‘제8회 정주영 창업경진대회’ 대상을 수상한 리플라 전신 리본(Reborn) 창업팀(좌), 재활용 플라스틱 공장 현장 견학 및 미팅 당시의 모습(우)

2% 아쉬운 재활용 플라스틱

플라스틱을 재활용하는 방법에는 재생 플라스틱 제품을 만드는 것 이외에, 기름으로 환원하거나 소각하여 에너지원으로 재활용하는 것도 있다. 그러나 역시 가장 효율적이고 친환경적인 방법은 재생 플라스틱으로 다시 사용하는 ‘물질 재활용’이다. 현재 리플라는 생명공학을 전공한 11명의 연구원이 모여 이 물질적 재활용 비율을 높이기 위한 연구를 이어가고 있다. “직접 고객의 목소리를 듣기 위해 발로 뛰었어요. 수십여 곳의 재활용업체에 찾아가서 인터뷰하고, 실제로 이 사업 아이템이 시장에 절실히 필요하다는 사실을 확인했죠. 현장의 의견을 듣고 나니 더 적극적으로 사업을 추진해야겠다고 마음먹게 되었습니다.”
각 가정에서 분리배출한 플라스틱은 한데 모여 재활용 선별장으로 보내진다. 이를 1차로 사람이 수작업 선별을 하고 근적외선과 밀도 차를 이용해 2차 기계 분류를 한 뒤 같은 재질별로 묶어 가공 공장으로 보낸다. 그러나 선별한 후에도 상당량의 폐플라스틱은 불순 재질이 남는다. “분류 작업이 끝난 플라스틱은 최대 98%의 순도를 가지게 됩니다. 98%면 재활용이 잘된 게 아닌가 생각하실 텐데요, 저도 처음에는 그렇게 생각했어요. 하지만 재활용 플라스틱에서 98%는 결코 높은 수치가 아닙니다.”

플라스틱 재활용 프로세스와 단계별 플라스틱의 순도 향상

플라스틱의 순도를 높이는 새로운 솔루션, 편식하는 미생물

재활용 플라스틱의 순도가 달라지면 품질이 달라지고 용도도 달라질 수밖에 없다. 순도가 낮은 플라스틱을 원료로 할 경우 불량품률이 높아지게 되고 결국 상품성이 떨어지는 결과를 가져온다. 생수병, 음료병처럼 음식을 담는 포장 용기 역시 만들 수 없다. 이러한 이유로 순도 98%와 순도 100%의 재활용 플라스틱은 단 2%의 차이로 가격 차가 1.6배가량 벌어진다. “제품 생산자 입장에서는 당연히 품질이 일정하게 나올 수 있는 순도 높은 재활용 플라스틱을 매입하고 싶어 하죠. 순도를 높여 재활용 플라스틱을 생산하면 간단하겠지만, 기존의 분류 방법으로는 순도를 더 이상 끌어올리기 힘들었어요. 플라스틱 재사용 문제가 오랜시간 제자리걸음을 해온 이유였죠.”

리플라가 플라스틱 순도를 높이는 방법

리플라의 솔루션은 여기에서 시작했다. “어떤 미생물이 특정 종류의 플라스틱은 잘 먹는데 다른 종류의 플라스틱은 먹지 못한다면 원하는 종류만 남길 수 있지 않을까 생각했어요. 즉 편식하는 미생물을 찾아다닌 거죠.” 아이디어는 바로 연구로 이어졌다. 목표는 이물질 플라스틱을 선택적으로 제거해 남은 플라스틱의 단일 재질 순도를 100%에 가깝게 만드는 것이었다. 리플라는 현재까지 총 287종의 플라스틱 편식 박테리아를 발견했다. 이 중 47종의 박테리아를 테스트했고, 가장 효율이 높고 산업화에 적합한 4종의 박테리아를 찾아내 국내 특허 등록과 국제 특허 출원까지 마친 상태다. 리플라는 앞으로도 추가 실험을 지속해 활용 가능한 편식 박테리아를 더 많이 찾아낼 계획이다.

리플라의 플라스틱 분해 미생물 연구 현황

재활용 산업의 채산성을 높이는 바이오탱크

리플라는 미생물을 활용한 솔루션을 실제 재활용 공장에서 사용할 수 있도록 쉽고 효율적인 기계 설계에 돌입했다. 이렇게 탄생한 것이 ‘바이오탱크’다. “미생물 배양액이 담긴 바이오탱크에 다양한 재질의 플라스틱 파편을 넣으면 미생물은 특정 재질만 분해해 먹어 없앱니다. 결국 미생물이 먹지 않는 ‘필요한’ 플라스틱 재질만 남아 배출되고, 이로써 순도 높은 재활용 플라스틱을 얻을수 있는 것이죠.” 서동은 대표는 기존의 재활용 공정을 완전히 대체하기보다는 하나의 솔루션을 추가하는 부분적 변화를 계획했다. 전체 공정을 바꾸는 데 드는 비용 부담을 줄이고, 가장 빠르고 효율적으로 재활용 시스템에 변화를 주기 위해서다.
리플라는 향후 3년간 연구 개발을 완료하고 2024년부터 바이오탱크 대량생산에 들어갈 계획이다. “복합 소재라는 이유만으로 80%에 달하는 플라스틱 폐기물이 버려지고 있습니다. 저희 솔루션이 성공한다면 재활용 공장의 생산 효율은 더 높아지고 플라스틱 폐기 비용까지 줄일 수 있지 않을까요. 모두가 어렵게 분리배출한 폐플라스틱을 매립하거나 태우지 않아도 되고요.”

리플라가 개발 중인 ‘바이오탱크’

해외에서도 인정받은 리플라의 성장 가능성

리플라의 솔루션은 해외시장에서도 그 가능성을 인정받고 있다. 이미 5개국 40개 업체와 미팅을 통해 바이오탱크에 대한 구매 의향을 확인했다. 실제 판매가 시작되면 3년 차에는 누적 35개 업체에 175대의 바이오탱크를 공급해 연 매출 3,940억 원을 달성한다는 목표도 세웠다. 먼저 30여 개의 국내 업체가 리플라의 솔루션을 사용하기 시작하면 이후 유럽 지역을 시작으로 해외시장에도 본격 진출한다는 계획이다.
지난해 4월, 글로벌 경제 전문지 <포브스>가 선정한 ‘30세 이하 아시아 글로벌 리더’에 이름을 올린 서동은 대표는 리플라의 성장보다는 재활용 산업 전체의 이익과 성장을 꿈꾼다. “리플라의 비전은 버려지는 플라스틱이 더 높은 품질로 재활용되는 것, 그리고 재활용 공장들이 현재보다 돈을 더 잘 벌면서 행복해지는 것입니다.”

열한 번째 Social Innovators Table에서 발표자로 나선 리플라 서동은 대표

재활용 산업의 수익성과 채산성이 좋아진다면
플라스틱 폐기로 인한 환경문제 역시
해결될 수 있을 거라 생각합니다.

서동은 대표, 리플라

https://www.repla.co.kr/