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'친환경·무해 플라스틱' 국내 연구진이 개발 성공했다
'친환경·무해 플라스틱' 국내 연구진이 개발 성공했다
  • 최석영 기자
  • 승인 2019.10.15 14:44
  • 댓글 0
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화학연 연구팀, 유아용품에도 사용 가능...독점기술 보유한 일본 제품보다 성능도 뛰어나
한국화학연구원 바이오화학연구센터 연구진이 기념촬영을 하고 있다. (왼쪽부터) 오동엽, 박제영 박사, 박슬아 연구원, 황성연 센터장, 전현열 박사. [사진=한국화학연구원 블로그]
한국화학연구원 바이오화학연구센터 연구진이 기념촬영을 하고 있다. (왼쪽부터) 오동엽, 박제영 박사, 박슬아 연구원, 황성연 센터장, 전현열 박사. [사진=한국화학연구원 블로그]

【뉴스퀘스트=최석영 기자】 플라스틱은 지속가능한 지구를 지키는 최대의 난제 가운데 하나다. 수백~수천년 동안 썩지 않는 문제 때문에 해양 오염 등의 주범으로 꼽히는데 얼마 전 태평양에서 플라스틱 빨대가 코에 꼽힌 채 발견된 거북이를 보며 세계인들은 경악했다.

이를 대체하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있는데 우리나라 연구팀이 일본이 독점하고 있는 친환경 성분의 바이오 플라스틱 제조 기술을 국산화하는 데 성공해 주목받고 있다.

15일 한국화학연구원(화학연)에 따르면 울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사 연구팀은 식물성 성분인 아이소소바이드와 나노 셀룰로스를 이용해 고기능성 슈퍼 바이오 플라스틱 '바이오 폴리카보네이트'를 만드는데 성공했다.

'바이오 폴리카보네이트'는 환경호르몬 유발 물질인 비스페놀 A(BPA)를 포함하고 있는 폴리카보네이트를 대체할 수 있는 소재다.

지금까지 '바이오 폴리카보네이트'를 상용화에 성공한 업체는 일본의 미쓰비시케미컬이 유일했다.

화학연 연구팀은 포도당에서 유래한 화합물 아이소소바이드에 나노 셀룰로스 보강재를 섞는 원천 기술을 고안했다. 유사한 화합물끼리 서로 잘 섞이는 원리를 적용한 것이다.

아이소소바이드와 나노 셀룰로스 모두 물을 좋아하는 성질(친수성)을 지녔다는 점에 착안했다는 게 연구팀의 설명이다.

화학연 개발 소재는 일본산보다 성능도 우수하다.

일부 측정값의 경우 석유 계열 폴리카보네이트보다도 높고, 인장강도(튼튼한 정도)는 93㎫(메가파스칼)을 기록했다. 현존하는 석유·바이오 폴리카보네이트를 통틀어 가장 높은 수준이다.

흔히 쓰이는 석유 폴리카보네이트 인장강도는 55~75㎫, 일본 미쓰비시케미컬 바이오 폴리카보네이트는 64~79㎫ 정도라는 게 연구팀의 설명이다.

친환경 바이오 플라스틱으로 만든 공갈 젖꼭지와 종이학, 투명기판(왼쪽) 등과 OLED(오른쪽) 시제품. [사진=한국화학연구원 블로그]
친환경 바이오 플라스틱으로 만든 공갈 젖꼭지와 종이학, 투명기판(왼쪽) 등과 OLED(오른쪽) 시제품. [사진=한국화학연구원 블로그]

플라스틱 투명도를 나타내는 투과율은 93%를 기록했는데, 이는 완전히 동일한 실험 조건은 아니지만 일반적인 상업용 석유 계열 제품(90%)과 비교해도 높은 수치다.

이는 분산된 형태의 나노 셀룰로스가 소재 비결정성을 증가시켰기 때문이라고 연구팀은 강조했습니다. 비결정성 플라스틱은 투명하게 보인다.

장기간 자외선에 노출에도 변색 우려도 없다.

이는 석유 폴리카보네이트와 달리 벤젠 고리가 없기 때문이다.

이에 따라 연구팀은 자동차 선루프나 헤드램프, 고속도로 방음 시설, 스마트폰 같은 전자기기 외장재에 이 소재를 활용해 우수한 제품을 만들어 낼 수 있다고 설명했다.

연구팀은 동물 염증 실험을 통해 독성 역시 낮다는 것을 확인했다.

연구팀 박제영 박사는 "쥐의 진피와 표피 사이에 바이오 플라스틱을 삽입한 후 나타나는 염증반응을 정량화 했더니 1점 미만으로 나왔다"며 "이 정도 수치는 영유아가 입에 가져다 대도 안전하다고 할 수 있는 정도로 장난감과 젖병, 유모차 소재뿐 아니라 인공뼈와 임플란트 소재로 사용해도 무방할 만큼 안전하다"고 말했다. 

또 바이오 플라스틱은 열에 녹여 가공할 수 있는 열가소성 수지로 320℃ 이상의 열에 녹여 재활용 할 수도 있어 폐플라스틱 처리도 용이할 것으로 보인다.  

이번 연구 결과는 영국왕립화학회 '그린 케미스트리'(Green Chemistry) 10월호에 전면 표지 논문으로 실렸으며, '2019년 주목할 논문'에 선정되기도 했다.

황성연 바이오화학연구센터장은 "플라스틱에 대한 불안감이 확산하는 상황에서 국민이 안심하고 쓸 수 있는 바이오 플라스틱을 시중에 내놓을 수 있도록 노력할 것"이라고 말했다. 

옥수수로 만든 아이소솔바이드와 석유로 만든 비스페놀A의 구조식. [사진=한국화학연구원 를로그]
옥수수로 만든 아이소솔바이드와 석유로 만든 비스페놀A의 구조식. [사진=한국화학연구원 를로그]


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