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| 100% 생분해되면서도 나일론만큼 인장강도가 우수한 바이오플라스틱 비닐봉투를 개발한 화학연 연구팀이 시제품을 들고 있다. [한국화학연구원 제공] |
국내 연구진이 생분해성 비닐봉투의 ‘잘 찢어지는’ 문제를 해결하고, 100% 생분해되는 친환경 비닐봉투를 개발하는 데 성공했다. 기존 생분해성 비닐봉투와 비교해 인장강도가 2배나 높아 시중에서 쓰이는 석유계 비닐봉투를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
한국화학연구원 오동엽ㆍ황성연ㆍ박제영 박사 연구팀은 바이오플라스틱 기반 생분해성 고강도 비닐봉투시제품을 개발했다고 4일 밝혔다. 이 생분해성 고강도 비닐봉투는 자체 간이실험 결과 땅속에서 6개월 이내 100% 분해되는 것으로 확인됐다. 50L 반응기에서 비닐봉투와 빨대 시제품을 생산하는 데 성공, 상용화 가능성도 높다는 평가다.
그동안 바이오플라스틱은 생분해되지만 인장강도가 약해 쉽게 찢어진다는 것이 단점으로 지적돼왔다. 이번에 개발된 생분해성 고강도 비닐봉투의 핵심은 목재펄프와 게껍질에서 추출한 물질로 만든 나노섬유 수용액이다.
연구팀은 먼저 목재펄프와 게껍질에서 각각 셀룰로오스와 키토산을 추출해 화학처리 한 후, 고압 조건에서 박리했다. 이 과정에서 얻은 나노섬유가 분산된 수용액을 바이오플라스틱 제조 시 첨가해 기계적 물성을 극대화했다.
그 결과 100% 생분해되는 것은 물론이고, 바이오플라스틱의 약점으로 꼽히는 인장강도도 크게 개선됐다. 일반적으로 쓰이는 석유계 플라스틱인 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)의 인장강도가 40MPa(메가파스칼) 이상인데 반해, 기존 바이오플라스틱 비닐봉투의 인장강도는 대체적으로 35MPa이하여서 찢어질 위험이 높았다.
연구진이 개발한 생분해성 고강도 비닐봉투의 인장강도는 65~70MPa를 기록했다. 이는 질긴 플라스틱의 대명사인 나일론과 유사한 수준이다. 나일론은 낙하산과 안전벨트 소재로 쓰인다.
또한 별도의 항균처리 없이 자체적으로 식품 부패를 방지하는 항균능력도 갖췄다. 이 같은 효과는 박테리아를 살균하는 능력을 갖춘 키토산 덕분이다. 개발한 바이오플라스틱 필름과 대조군인 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 필름에 대장균을 노출시킨 후 48시간 경과 후, 바이오플라스틱 필름의 대장균은 90%가 사멸한 반면 대조군의 대장균은 거의 죽지 않은 것으로 나타났다.
황성연 화학연 바이오화학연구센터장은 “가까운 미래에 대형마트에서 쓰는 비닐봉지, 과일을 포장하는 비닐롤백, 커피음료의 빨대를 이번에 개발한 친환경 소재로 바꾸고 싶다”고 말했다.
이번 연구성과는 소재분야 국제학술지 ‘카보하이드레이트 폴리머’ 2월호에 게재됐다.
구본혁 기자/nbgkoo@heraldcorp.com
