토양에서 9배 빨리 분해되는 생분해성 플라스틱 개발

이분열 아주대 교수(왼쪽)와 이평천 아주대 교수가 기존 생분해성 플라스틱보다 9배 더 빨리 분해되는 생분해성 플라스틱을 개발했다. 한국연구재단 제공

기존 생분해성 플라스틱보다 토양에서 약 9배 더 빨리 분해되는 생분해성 고분자가 개발됐다. 

한국연구재단은 이분열 아주대 응용화학생명공학과 교수와 이평천 아주대 응용화학생명공학과 교수 등 공동연구팀이 인산을 촉매로 기존보다 생분해도가 높은 새로운 고분자를 개발하는데 성공했다고 16일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '미국 화학회지' 8월 8일에 온라인 게재됐다.

전 세계적으로 플라스틱으로 인한 환경 문제가 대두되며 생분해성 플라스틱 개발과 상용화에 대한 연구가 늘고 있다. 하지만 기존 생분해성 플라스틱은 온도 60도 이상의 인위적인 퇴비화 조건에서만 생분해가 가능해 토양의 자연조건에서는 실질적으로 분해되지 않는다는 한계가 있었다. 또 상용화를 위해 고분자의 크기가 커질수록 생분해되는 속도가 급격히 느려지는 것도 문제다.

연구팀은 인산을 촉매로 사용해 생분해성 폴리에스터를 제조하면 고분자 생성 시 인산이 고분자 사슬에 편입되는 현상을 이용했다. 여기에 금속염을 투입해 고분자 사슬이 공유결합이 아닌 이온결합으로 연결되도록 했다. 그 결과 토양의 실온(25도) 조건에서 생분해성이 약 9.2배 향상됐다.

고분자 사슬은 고분자 제조 원료물질이 수백~수만 개 공유결합으로 연결된 사슬 모양의 거대 분자다. 공유결합으로 연결된 고분자는 분자량이 커질수록 생분해 속도가 느려지는데 이온결합으로 이 문제를 해결했다.

연구팀은 기존 생분해성 고분자와 새로 만든 생분해성 고분자의 인장강도를 측정해 물성을 비교한 결과 두 물질 모두 한계점까지 파손되지 않아 새로운 생분해성 고분자가 기존 고분자만큼 충분히 튼튼하다는 것을 증명했다. 

이분열 교수는 "이온결합에 사용된 인산기 금속염이 비료 성분으로 토양에 방출됐을 때 작물 생장에 긍정적인 효과를 보일 것"이라며 "기존 농업용 비닐과 코팅 비료를 대체할 수 있어 환경 문제를 해결할 수 있을 것"이라고 말했다.

[이영애 기자 yalee@donga.com]