에코프렌들리 시대를 대하는 

분광 기술의 정석

펜데믹을 거치면서 플라스틱은 우리 일상에 더 깊이 자리 잡았다. 시간이 지나며 코로나바이러스의 영향력은 줄어들었지만, 우리 삶에 자리 잡은 플라스틱의 수는 오히려 더 증가했다. 이러한 가운데 코리아스펙트랄프로덕츠(주) 이창석 대표와 KRISS IoT 광센서팀 이상준 책임연구원은 에코프렌들리 시대에 과학의 역할에 대해 질문을 던지기 시작했다. 그리고 그들만의 기술을 모두의 가치를 높이는 기술로 연결해가고 있다.

▲(좌)코리아스펙트랄프로덕츠(주) 이창석대표

(우)KRISS IoT광센서팀 이상준 책임연구원

쌓여가는 폐플라스틱, 하지만 재활용은 쉽지 않다?

2022년 OECD 통계에 따르면 전 세계 플라스틱 생산량은 2019년 기준 4억6,000만 톤으로 전 세계 온실가스 배출량의 3.4%를 차지하고 있다. 이에 따라 플라스틱 수요와 생산에 따라 발생하는 폐기물 역시 계속 증가, 2019년에는 전 세계에서 약 3억5,300만 톤의 플라스틱 폐기물이 발생했다. 플라스틱 범람의 시대에 코리아스펙트랄프로덕츠와 이상준 박사는 그동안 국내에 보유하지 못한 기술을 개발하기로 마음먹었다. 올해로 창립 20주년을 맞은 코리아스펙트랄프로덕츠는 분광학을 기반으로 한 광학 측정기를 국산화하고, 이를 통해 반도체 디스플레이 공정 진단 장치와 다양한 과학기술을 활용한 환경측정장비 및 시스템을 개발·보급·양산하는 기업이다. 자체적인 기술개발에도 심혈을 기울이는 동시에, 원천핵심기술을 보유한 KRISS와의 공동기술개발에도 꾸준히 집중하고 있다.

이창석 대표 “세계 기술과 비교했을 때 국내 기술 수준이 과거에 비해 상당히 올라온 것은 사실입니다. 하지만 여전히 산업 현장 곳곳에는 기술 국산화를 이루지 못한 분야가 꽤 남아있습니다.

폐플라스틱 자동선별 기술 역시 그 중 하나입니다. 폐플라스틱을 구분하는 기술이 뭐가 어렵지, 라고 생각하실 수도 있지만 사실 수많은 투명 플라스틱 중 재활용에 사용할 수 있는 부가가치가

높은 플라스틱을 구분하는 일은 결코 쉽지 않습니다.” 이상준 박사에 따르면 현재 국내에서 종이와 플라스틱 등 재활용 가능한 자원의 분리 배출률은 약 70%에 이르지만, 이렇게 국내에서 버려지는 플라스틱 중 소각되는 비율을 제외한 실질적인 재활용률은 22.7%에 그친다. 실 재활용률이 미미한 이유는 분류 인력이 부족하기 때문이다.

이상준 박사 “요즘 거주단지마다 플라스틱 분류 시 페트병은 따로 분류하는 것을 보실 수 있을 거예요. 그 이유는 페트병이 부가가치가 가장 높은 플라스틱이기 때문입니다. PVC나 다른 플라스틱은 대부분 소각, 매립되거나 일부가 연료로 사용될 수 있지만 페트병은 원료로 재생산해서 의류, 가방, 신발 등을 만들 수 있죠. 그런데 여기서 문제는 다른 플라스틱이 섞여 들어갈 경우 원료의 퀄리티가 낮아진다는 것입니다. 원사가 끊어지는 등의 문제를 일으키는 거죠. 때문에 정확한 분류와 선별 작업이 중요한데 그 작업을 사람이 하는 이상 분류 속도와 효율을 높이기에는 어려운 게 현실이죠.”

폐플라스틱 선별, 광학기술로 빠르고 정확하게

폐플라스틱은 쌓여만 가는데 막상 현장에서는 분류인력이 없어 ‘눈물의 소각’을 할 수밖에 없다며, 어쩔 수 없는 현장의 어려움을 여러 언론에서도 주목한 바 있다. 이상준 박사는 이러한 현실을 개선하기 위해 현재로서는 ‘적외선 분광기 모듈’이 최선의 해결책이라고 강조했다. 이에 이상준 박사와 코리아스펙트랄프로덕츠가 ‘반도체 센서에 기반한 광학식 폐플라스틱 자동선별 기술’을 개발하고 있는 것이다. 이상준 박사는 “이 기술의 핵심은 분광”이라며 “분광기 모듈이란 결국 ‘눈’을 만드는 기술이라고 보면 된다. 다만 사람의 눈보다 훨씬 정밀한 눈인 셈”이라고 설명했다. 사람의 눈은 색만을 판단할 수 있지만 눈에 보이지 않는 다른 영역들을 보기 위해서는 광학적 장치가 필요, 그 역할을 하는 기술이라는 것이다.

▲KRISS와 코라아스펙트랄프로덕츠가 공동출자하여 

개발중인 에피 소재와 적외선 센서

이창석 대표 “이 기술에서 센서를 눈이라고 할 때, 이 눈에 광학적 장치가 함께 적용되어 있는 것을 ‘분광기 모듈’이라고 합니다. 특히 ‘적외선’ 분광기 모듈은 폐플라스틱을 선별할 때 필수인데 물질의 고유 스펙트럼을 측정해 플라스틱을 종류별로 구분해주기 때문입니다. 하지만 ‘적외선 분광기 모듈’의 90~100%가 수입에 의존하고 있어요. 핵심 기술이 수입에 의존하다 보니 분광기 모듈을 다양한 영역에 응용할 수 없어 국내 기술 고도화에 한계가 있는 상황이죠.” 이러한 가운데 이창석 대표는 분광기 핵심 모듈 기술을 보유한 코리아스펙트랄프로덕츠(주)가 적외선 센서 핵심 기술을 보유한 KRISS 이상준 박사와 손을 잡으면 문제를 해결할 수 있으리라고 생각했다.

이창석 대표 “KRISS는 오랜 기술 노하우를 보유하고 있는 곳인데다, 이상준 박사님은 이 분야에서 이미 고도의 기술을 보유하셨기 때문에 저희가 박사님과 함께한다면 획기적인 결과물을 만들어낼 수 있지 않을까 기대했습니다. 이상준 박사님의 기술을 이용하면 선별할 수 있는 제품의 종류도 높아질 뿐 아니라 정확도도 높일 수 있기 때문이죠. 분광 스펙트럼 측정 기술에 더해 인공지능을 이용한 기계 학습의 알고리즘을 이용하면 사람의 판단 그 이상으로 플라스틱을 실시간 빠르게 선별할 수 있습니다. 이 기술은 소자의 국산화뿐 아니라 핵심모듈, 그리고 AI 알고리즘까지 적용된 측정장비이기에 산업계에 곧바로 적용될 수 있죠.”

▲현재 개발중인 연구와 미래 가치에 대해 

설명하고 있는 (좌)이상준 책임연구원

ESG 경영철학에 발맞춘 ‘지금’의 기술

현재 해당 기술은 시작 단계에 있다. 하지만 핵심 기술을 이미 보유한 만큼 머지않아 산업 현장에서 만날 수 있을 것으로 기대를 모은다. 이상준 박사는 “이 기술을 개발한 후 자동화시스템을 만들어 플랜트에 그 시스템을 적용하면 폐플라스틱 재활용률이 매우 높아질 것”이라고 이야기했다. 

이상준 박사 “현재 유럽이나 일본, 미국에는 이러한 대형 시스템들이 개발된 것은 물론 현장에 적용되고 있습니다. 매우 큰 플랜트를 만들어 자동화 시스템을 일부 시범적으로 설치·운영하고 있죠. 우리나라는 이제 막 도약하는 시작 단계에요. 여기에 필요한 핵심이 센서와 분광기 모듈인 만큼, 저와 이창석 대표님이 함께 적극적으로 연구하고 있으니 곧 좋은 성과를 얻을 수 있지 않을까 싶어요.” 이 기술이 주목받는 또 하나의 이유는 ESG 경영 시대에 바람직한 방향성을 제시해주기 때문이다. 이창석 대표는 “사실 분광기와 센서가 결합하면 활용할 수 있는 활용처가 수백 곳”이라며 “예를 들어 마약을 검사하거나, 미술품 위작 감별, 위조지폐 감별, 약품 모니터링 등 다양한 곳에 사용할 수 있다”고 이야기했다. 이처럼 다양한 활용처에 적용할 수 있는 기술이지만, 가장 먼저 폐플라스틱 감별 현장에 적용할 수 있도록 기술을 개발하기로 한 이유는 시대의 요구를 무시할 수 없었기 때문이라는 게 이창석 대표와 이상준 박사의 이야기였다.

이상준 박사 “탄소중립이라는 사회적 이슈는 지금 우리에게 매우 중요합니다. 후 세대에게 깨끗한 지구를 물려주기 위한 작은 걸음이 바로 폐자원 재활용이니까요. 시대가 원하는, 또 시대에 필요한 기술을 개발해 현장에 적용되는 모습을 보는 것은 저희 연구원에게 매우 중요한 가치입니다. 다행히 코리아스펙트랄프로덕츠도 그 가치가 매우 중요한 기업이었고, 서로의 가치관이 잘 맞았기에 여기까지 올 수 있었습니다.” 

앞으로 더욱 가치있는 많은 연구 개발을 함께 할 수 있길 바란다는 이창석 대표와 이상준 박사. 이상준 박사는 “우리나라의 핵심기술을 산업 현장에 보급할 정도로, 연구가 연구로 끝나지 않고 실생활에 도움이 될 수 있도록 이창석 대표와 파트너로 오랫동안 함께할 수 있기를 바란다”고 강조했다. 이에 이창석 대표 역시 “이상준 박사님은 원천기술에 집중해 연구를 지속하신 분이다. 박사님께서 20년 동안 한 분야에서 연구를 하신 만큼 선진국과 경쟁할 수 있는 완성된 기술을 상당히 보유하셨다. 앞으로 그 기술이 코리아스펙트랄프로덕츠(주)를 통해 현장에서 꽃 필 수 있도록 더욱 노력할 것”이라고 덧붙였다. 

KRISS의 기술과 코리아스펙트랄프로덕츠의 만남으로 친환경 시대에 필요한 기술이 무엇인지 그 정석이 제시된 셈이다. 이처럼 바람직한 행보를 이어가는 두 사람을 통해, 기업의 가치뿐 아니라 공공의 가치까지 생각하는 기술을 만들겠다는 이들의 의지를 엿볼 수 있었다.