왼쪽부터 제정호(부산대).한정우(서울대) 교수, 스와티 나리나쿠마리(부산대).전혁준(서울대) 박사과정생© 배종태 기자

 

[브레이크뉴스=배종태 기자] 부산대학교는 화공생명공학과 제정호 교수 연구팀이 서울대학교와 공동으로, 재활용이 어려운 열경화성 폴리우레탄(PU) 폐플라스틱을 원래의 화학 원료 수준으로 완전히 분해해 100% 재활용이 가능한 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.  

 

폴리우레탄은 신발·가구·자동차·가전 제품 등에 널리 사용되는 대표적인 플라스틱이다. 그러나 열에 녹지 않는 열경화성 특성 때문에 물리적 재활용이 사실상 불가능하고, 소각 시 유해가스와 이산화탄소가 발생해 처리에 큰 어려움이 따른다. 이에 따라 폐폴리우레탄을 다시 원료로 되돌리는 해중합(化學的 分解) 기술 개발이 요구되어 왔다.  

 

산화아연 촉매·3차 알코올로 새로운 해중합 경로 구현

기존에는 알칼리 수산화물(KOH) 촉매와 에틸렌글리콜을 이용해 분해를 시도했으나, 우레탄 결합이 완전히 끊어지지 않아 원료로 쓰이는 폴리올만 일부 회수되는 한계가 있었다. 회수된 폴리올도 구조가 달라 새 원료와 혼합해야만 재활용이 가능했다.  

 

이에 연구팀은 균일계 촉매 대신 불균일계 고체 촉매인 산화아연(ZnO)을 적용하고, tert-butyl alcohol(3차 알코올)을 사용해 폴리우레탄 결합을 완전히 분해하는 새로운 반응 경로를 제시했다. 그 결과 폴리우레탄을 원래의 두 원료인 ‘다이아닐린’과 ‘폴리올’로 완전 전환하는 데 성공했다.  

 

밀도범함수이론(DFT) 분석 결과, ZnO의 산·염기 양쪽성과 3차 알코올에 의해 형성되는 탄소 양이온 중간체의 안정성이 높은 분해 효율의 핵심임이 밝혀졌다. 즉, 고체 촉매와 독특한 알코올 구조의 조합이 고효율·고선택도의 해중합 반응을 가능케 한 것이다.  

 

최대 90% 수율로 원료 회수…탄소중립 기여 기대

연구팀은 확보한 촉매를 실제 폴리우레탄 폐기물(단열재, 쿠션, 포장재 등)에 적용해 75~90wt% 수준의 모노머 회수율을 달성했다. 특히 불균일계 촉매를 사용함으로써 복잡한 촉매 분리 과정이 필요 없고, 촉매를 재활용할 수 있어 공정 효율성과 경제성을 모두 확보했다.  

 

이번 연구 성과는 “폴리우레탄의 원료를 완벽히 회수하는 클로즈드 루프(Closed-loop) 자원순환 기술”로 평가된다. 이는 폐플라스틱을 동일한 용도의 원료로 되돌리는 순환경제 실현과 탄소중립 목표 달성에 크게 기여할 것으로 기대된다.  

 

제정호 교수는 “불균일계 촉매 기반 해중합 기술로 새로운 화학 경로를 열어, 기존 기술의 한계를 넘어서는 높은 분해 효율과 선택도를 달성했다”며 “이번 연구가 지속가능한 자원순환과 탄소중립 사회 실현을 앞당기는 계기가 되길 바란다”고 밝혔다.  

 

▲ 연구이미지/(부산대 제공)  © 배종태 기자

 

이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 『Angewandte Chemie International Edition』 1월호에 게재됐다. 논문 제목은 “Heterogeneously Catalyzed Depolymerization of Polyurethane for the Efficient Recovery of Polyol and Dianiline”이다.

 

이번 연구는 부산대 제정호 교수(교신저자)와 서울대 한정우 교수 연구팀이 공동 수행했으며, 부산대 스와티 프라스나쿠마 나리나쿠마리 박사과정생과 서울대 전혁준 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했다.

 

본 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구사업 및 과학기술사업화진흥원(COMPA)의 동남권 학연협력 플랫폼 구축사업 지원으로 수행됐다. 

 

[Here’s an English version of Korean article] Pusan National University and Seoul National University jointly develop breakthrough technology for 100% recycling of thermoset polyurethane waste plastic.  

 

ZnO Catalyst Enables Complete Depolymerization  

Pusan National University (President Choi Jae-won) announced on January 22 that Professor Jeong-ho Jeung's research team from the Department of Chemical Engineering and Biological Engineering, in collaboration with Seoul National University, has developed a technology that completely depolymerizes thermoset polyurethane (PU) waste plastic—known for recycling challenges—back to virgin chemical raw material levels, enabling 100% recyclability. [pubmed.ncbi.nlm.nih](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41287374/)

 

Polyurethane serves as a key cushioning and insulating material across footwear, furniture, automobiles, and appliances. Its thermoset nature prevents physical recycling, while incineration releases toxic gases and CO2, posing a major waste management issue. This has heightened the need for chemical depolymerization to revert PU waste into reusable monomers. [pubs.rsc](https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2026/su/d5su00436e)

 

Novel Pathway with Heterogeneous Catalyst and Tert-Butyl Alcohol  

Conventional methods used ethylene glycol with homogeneous alkali catalysts like KOH, but incomplete urethane bond cleavage often recovered only polyol—altered in structure and requiring blending with fresh material—while diamiline was lost.

 

The team replaced this with heterogeneous solid catalyst zinc oxide (ZnO) and tert-butyl alcohol (TBA, a tertiary alcohol), achieving full depolymerization into original polyol and diamiline structures. DFT (Density Functional Theory) analysis revealed that ZnO's amphoteric (acid-base) properties, combined with the high stability of carbonium ion intermediates from TBA, drive this efficient, selective pathway—unexplored in prior studies. [pubmed.ncbi.nlm.nih](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41287374/)

 

75-90% Yield from Real Waste, Economic Advantages  

Applied to actual PU wastes like insulation, cushions, and packaging, the catalyst yielded 75-90 wt% monomer recovery. As a heterogeneous system, it eliminates complex separation steps and allows catalyst reuse, enhancing process economics.

 

This closed-loop recycling technology—returning waste to equivalent-value resources—supports circular economy goals and carbon neutrality. Professor Jeong-ho Jeung (corresponding author) stated, "This heterogeneous catalysis opens new chemical pathways, achieving superior efficiency and selectivity beyond conventional limits, accelerating sustainable resource cycles and net-zero ambitions." [pmc.ncbi.nlm.nih](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11040557/)

 

The results appear in the January 2026 issue of *Angewandte Chemie International Edition*. Paper title: *Heterogeneously Catalyzed Depolymerization of Polyurethane for the Efficient Recovery of Polyol and Dianiline*. DOI: [https://doi.org/10.1002/anie.202515043](https://doi.org/10.1002/anie.202515043). [onlinelibrary.wiley](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202515043?af=R)

 

Led by Pusan National University's Jeong-ho Jeung and Seoul National University's Jung-woo Han, with PhD candidates Swathi Prasannakumar Nalinakumari (PNU) and Hyeok-jun Jeon (SNU) as co-first authors, the work was funded by the Ministry of Science and ICT, National Research Foundation's Mid-career Research Program, and KCOMPA's Southeast Regional Industry-Academia Collaboration Platform. [pubmed.ncbi.nlm.nih](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41287374/)

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