100% 생분해되면서 눅눅해지지 않는 종이 빨대 개발

대량 생산·플라스틱 빨대 대체 가능
기존 종이 빨대보다 기능도 우수

성능이 우수하고 토양 및 실제 해양환경에서 생분해되는 친환경 종이 빨대의 제작 배경, 재료, 방수성. 사진=화학연 제공

국내 연구진이 해양과 토양에서 100% 생분해되면서 쉽게 눅눅해지지 않는 친환경 종이 빨대를 개발했다. 대량 생산도 쉬워 향후 식당이나 카페 내 플라스틱 빨대 등 1회 용품 규제에 대응할 수 있어 관심을 모은다.

6일 한국화학연구원에 따르면 현재의 종이 빨대는 완전하게 종이로만 만들어지지 않는 게 현실이다. 100% 종이만으로는 액체에 닿을 때 너무 눅눅해져서 주로 폴리에틸렌(PE)이나 아크릴 수지로 표면을 코팅해야 한다. 코팅 물질은 비닐봉투·접착제와 같은 물질로, 종이와 플라스틱 서로 다른 두 물질이 합쳐져 있어 재활용이 어려운 실정이다.

오동엽·곽호정 화학연 박사팀과 박제영 서강대 교수 공동 연구팀은 대표적 생분해 플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 자체 기술력으로 합성한 후 셀룰로오스 나노크리스탈을 소량 첨가해 코팅 물질을 만들었다. 첨가된 셀룰로오스 나노크리스탈은 종이의 주성분과 같은 성분이라 종이와 잘 붙는다. 따라서 종이 빨대를 코팅할 때, 종이 표면과 생분해 플라스틱을 단단히 붙여주는 역할을 한다.

기존 종이 빨대는 코팅 시 플라스틱을 이렇게 단단히 붙여주는 역할을 하는 물질이 없었다. 그래서 표면이 플라스틱으로 균일하게 코팅되지 않아 사용할 때 불편한 점이 있었다. 가장 큰 불편함은 코팅되지 않은 부분에 음료가 닿아 빨대가 눅눅해진다는 점이다. 또 탄산음료에 종이 빨대를 넣으면 쉽게 거품이 일었다. 코팅되지 않은 종이 부분이 물과 쉽게 결합하고 코팅된 플라스틱 부분은 물을 밀어내는 성질을 가져, 탄산음료에 종이 빨대의 불균일한 표면이 부딪히기 때문이다.

반면 연구팀이 개발한 새로운 종이 빨대는 코팅 물질이 균일하고 단단하게 붙어, 쉽게 눅눅해지거나 거품을 많이 일으키지 않는 특징이 있다고 설명했다. 게다가 코팅 물질 자체가 종이와 생분해 플라스틱이기 때문에 100% 썩어 없어진다는 장점이 있다.

연구팀은 친환경 종이 빨대가 찬 음료뿐만 아니라 뜨거운 음료 속에서도 일정한 성능을 유지하는 것을 확인했다. 또 물이나 차, 우유나 기름이 포함된 음료, 탄산음료 등 다양한 음료를 휘젓거나 오랜 시간 사용해도 눅눅해지거나 구부러지지 않았다.

찬물에 1분간 담갔다 꺼낸 후 눅눅해진 정도. 사진=화학연 제공

실험 결과 기존 종이 빨대는 5℃ 찬물에 1분간 담갔다 꺼낸 후 약 25g 무게 추를 걸었을 때 심하게 구부러진 반면, 연구팀이 개발한 종이 빨대는 같은 조건에서 50g 이상의 무게 추를 올려도 잘 구부러지지 않았다.

이 빨대는 바다에서도 분해가 잘 되는 것으로 나타났다. 바다는 낮은 온도와 염도 때문에 미생물 증식이 어려워 종이나 플라스틱의 분해가 토양보다 훨씬 느리다. 연구팀은 포항시 북구 흥애읍 오도리 인근 해안의 수심 1.5-2m 깊이에 빨대 샘플을 담가 해양환경에서 분해를 시험했다.

그 결과 일반 플라스틱 빨대와 옥수수 플라스틱 빨대는 120일 동안 전혀 분해 되지 않았다. 기존 일반 종이 빨대는 형체를 보존했고 총 무게의 불과 5%만 감소했다. 반면 연구팀이 개발한 빨대는 60일 동안 무게가 50% 이상 감소했고 120일 후에는 완전히 사라졌다.