"앞으로도 바이오플라스틱 한계 보완하며 연구 지속할 것"
"앞으로도 바이오플라스틱 한계 보완하며 연구 지속할 것"
  • 김도현
  • 승인 2020.05.19 11:50
  • 호수 1662
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인터뷰 - 한국화학연구원바이오화학연구센터 황성연·박제영·오동엽·구준모 박사

잘 분해되고 인장강도 높은 생분해성 고강도 비닐봉투 개발해
내구성 강화한 슈퍼 바이오플라스틱, 환경호르몬 걱정도 덜어줘

지난해 한국화학연구원에서 바이오플라스틱의 약한 강도를 극복한 ‘생분해성 고강도 비닐봉투’, ‘슈퍼 바이오플라스틱’ 등을 개발해 화제가 됐다. 우리나라 바이오플라스틱 산업을 선도하고 있는 한국화학연구원 바이오화학연구센터(센터장 황성연)의 황성연·박제영·오동엽·구준모 박사와 점점 발전하는 바이오플라스틱에 대해 이야기를 나눴다.

 
생분해성 고강도 비닐봉투란 무엇인가.
기존의 바이오플라스틱 비닐봉투는 대개 강도가 약해 소비자로부터 외면받기 일쑤였다. 생분해성 고강도 비닐봉투는 잘 찢어지는 생분해성 플라스틱을 보완하기 위해 친환경 첨가제인 ‘나노 셀룰로스(cellulose nano crystal, 이하 CNC)’를 보강제로 활용했다. 본 연구의 특별한 점은 합성 과정에서 CNC가 들어간다는 것이다. 먼저 목재펄프와 게 껍데기에서 각각 *셀룰로스와 키토산을 추출해 화학 처리한 후 고압 조건에서 잘게 쪼갠다. 그리고 이 과정에서 얻은 CNC 단량체를 바이오플라스틱 제조 시 함께 넣는다. 그 결과 100% 생분해되는 것은 물론이고 CNC의 보강 덕분에 물체가 잡아당기는 힘에 견딜 수 있는 최대한의 응력인 인장강도를 크게 개선했다.

 
시중 비닐봉투보다 가격 면에서 불리하지 않은가.
스마트폰 분야로 예를 들면 현재 갤럭시 폴드의 가격은 200만 원 수준이고, 보급형으로 출시된 갤럭시 J 시리즈는 20만 원을 웃돈다. 이러한 가격 차이의 원인으로는 성능도 있겠지만 본질적으로 규모의 경제가 다르기 때문이다. 화학 산업도 이와 유사하게 대체로 생산량이 많아짐에 따라 가격이 낮아지는 경향이 있다. 현재 비닐봉투의 원료인 석유계 플라스틱은 1kg당 1~1.5불 정도지만 바이오플라스틱은 4불 정도로 약 3배가량 비싸다. 하지만 전자가 후자보다 100배 이상 더 많이 생산되고 있다. 따라서 석유계 플라스틱 규제 정책과 소비자의 바이오플라스틱 수요 증가로 바이오플라스틱의 생산량이 늘어난다면 가격을 충분히 낮출 수 있다.

이후 슈퍼 바이오플라스틱도 개발했는데, 명칭에 ‘슈퍼’가 붙은 까닭은 무엇인가.
슈퍼 바이오플라스틱의 무게당 강도는 69KN·m/kg으로 강철의 강도(63KN·m/kg)보다 높다. 또한, 200℃ 이상의 고온을 견디는 내구성을 지닌다. 이에 따라 바이오플라스틱에 ‘슈퍼’를 붙여 부르기로 했다. 팀에서 슈퍼 바이오플라스틱이라고 명명하긴 했으나 IUPAC(국제순수·응용화학연합)에서 공식적으로 통용되는 용어는 아니다. 더 정확한 표현은 ‘바이오매스 기반 슈퍼엔지니어링플라스틱’이다. 슈퍼 바이오플라스틱을 개발하는 데에는 기계적 강도가 높게 설계된 단량체인 ‘아이소소바이드(isosorbide)’를 이용했다. 아이소소바이드는 바이오매스 기반 물질로 환경호르몬을 유발할 우려가 있는 기존 석유계 비스페놀A를 대체할 수 있다는 강점을 가진다. 또한 고온의 열에 녹여 재활용할 수 있기 때문에 폐플라스틱 처리도 용이하다.

 
바이오플라스틱의 활성화를 위한 정부, 산학연, 일반 시민의 역할은 무엇인가.
먼저 정부는 무분별한 플라스틱 사용과 관련된 적극적인 규제 정책을 마련해 친환경 플라스틱 제품의 개발이 활발해지도록 하는 기반을 만들어줬으면 한다.

다음으로 산업계와 학계의 연구를 포괄하는 산학연에서는 ‘산업 바이오 화학’이라는 기술 분야가 차기 국가기술개발의 한 축으로 성장할 수 있도록 활발한 연구를 진행해야 할 것이다. 현재 플라스틱 문제는 우리 사회에서 더 이상 묵과할 수 없는 심각성을 띤다. 앞으로 산학연은 플라스틱을 대체할 바이오플라스틱 연구를 지속하며 기존의 한계를 보완해 나가야 한다.

일반 시민들은 본인이 매일 무심코 사용하고 버리는 일회용 플라스틱에 대한 경각심을 지닐 필요가 있다. 특히 플라스틱은 ‘싸서 쉽게 쓸 수 있다’라는 생각 대신 ‘사용 후 처리 비용과 손실 비용이 높기 때문에 비싸다’라는 생각을 가졌으면 좋겠다. 한국화학연구원에서도 더욱 발전된 연구를 계속해서 진행 중이니 시민들이 많은 관심을 가져줬으면 좋겠다. 특히 바이오플라스틱 연구 인력의 문은 활짝 열려 있으니 언제든지 두드려 주길 바란다.

 
*셀룰로스=식물체의 세포벽 주성분으로서 식물 섬유를 구성하는 것.

 

왼쪽부터 박제영·오동엽·황성연·구준모 박사.ⓒ 한국화학연구원 바이오화학연구센터 제공
왼쪽부터 박제영·오동엽·황성연·구준모 박사.ⓒ 한국화학연구원 바이오화학연구센터 제공

 

 
한국화학연구원에서 개발한 생분해성 고강도 비닐봉투.ⓒ 한국화학연구원 바이오화학연구센터 제공
한국화학연구원에서 개발한 생분해성 고강도 비닐봉투.ⓒ 한국화학연구원 바이오화학연구센터 제공

 

 

 



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