"딱딱한 플라스틱은 옛말!" 고무처럼 쭉 늘어나는 '친환경 플라스틱' 나온다

- 화학硏, 탄소배출없고 유연한 생분해 소재 개발

이번 연구결과가 게재된 국제학술지 '그린 케미스트리' 10월호 표지 이미지.[한국화학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 딱딱하고 부러지기 쉬운 친환경 생분해성 플라스틱 고분자의 한계를 일거에 해소할 원천기술 개발에 성공했다.

한국화학연구원 환경자원연구센터 신지훈 박사 연구팀은 친환경 생분해성 플라스틱 고분자로 주목받고 있는 폴리락타이드(PLA)의 깨지기 쉬운 기존의 단점을 보완할 수 있는 생분해성 가소제를 개발했다고 27일 밝혔다.

이를 통해 탄소배출 없이 더욱 잘 분해되고 유연하며, 다양한 활용도를 가진 생분해 플라스틱을 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

분해가 되지 않는 일반 일회용 플라스틱의 대체재인 생분해성 플라스틱 중 ’PLA‘는 가장 많이 생산되어 안정적으로 산업화를 진행한 소재이다. 인체에 무해한 PLA는 사용 후 일정 조건에서 완전분해 가능한 친환경 소재로써, 오는 2025년까지 약 7조원, 약 150만 톤 이상 규모로 매년 20~30% 성장할 것으로 예상된다.

하지만 PLA 가공 시 딱딱하고 부서지거나 찢어지기 쉬운 단점을 보완하기 위해서 주로 석유화학 기반원료인 가소제를 사용한다. 이는 분해되지 않는 가소제로 인해 탄소를 배출하게 되는 결과를 낳게 돼 PLA에 적합한 유연성을 부여하면서 생분해되는 가소제 제조기술 개발이 절실한 상황이다.

연구팀은 PLA 중합 시 기존에 활용되는 단량체인 락타이드를 활용, PLA와 잘 섞일 수 있는 락타이드 올리고머를 무 용매 친환경 제조공정을 이용해 합성해 생분해되는 PLA 가소제를 개발했다.

가소제로 개발된 락타이드 올리고머는 PLA 사슬과 같은 구조를 지니고 있어 잘 섞이는 특성으로 인해 PLA와 거의 유사한 투명성을 보여주었다. 또한 개발된 가소제는 28일간 78% 수준의 자연분해 성능을 입증했다.

또한 늘어나는 성질인 연신율을 기존 대비 최대 7배까지 늘려 PLA의 유연성을 확보, 고(高)유연 상태에서 고무와 같이 늘어났다 줄어드는 특성인 점탄성을 플라스틱에 부여할 수 있는 매우 이례적인 현상을 발견했다.

연구팀이 개발한 자연유래 가소제를 활용해 유연성을 확보한 PLA(왼쪽)와 가소제없는 기존 PLA(오른쪽)[한국화학연구원 제공]

개발한 가소화된 PLA는 이러한 우수한 유연성, 높은 생분해성 및 투명도, 고무와 같은 점탄성 등의 특성으로 종량제 봉투와 같은 생분해성이 요구되는 범용필름 포장재 분야에도 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 또한 고분자 첨가제 개발 관련 원천기술 연구가 미약한 국내 연구 환경에 큰 의미가 있는 것으로 평가된다.

이미혜 화학연 원장은 “이번 성과를 통해 탄소 중립 사회로의 도달을 위해 필요한 친환경 생분해성 플라스틱 PLA 가소제 제조 및 유연화 핵심 기술을 확보해 향후 PLA 사업화에 관심이 있는 기업과의 상용화 및 제품화도 기대된다”라고 말했다.

이번 연구성과는 영국 왕립화학회가 발행하는 청정화학 분야 국제학술지 ‘그린 케미스트리’ 10월호 표지논문으로 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com