■ 세계 최고 바이오 플라스틱 기술 개발

■ 세계 최고 바이오 플라스틱 기술 개발

 

★ 한국화학연구원이 기존의 '바이오 폴리카보네이트'(polycarbonate) 보다 성능을 높이는 기술 개발에 성공했다. 이번에 개발된 바이오 폴리카보네이트는 투명도와 강도 등이 우수해 자동차 선루프. 고속도로 투명 방음 시설 뿐만 아니라 친환경적이어서 장난감. 젖병 등 아이 용품 등에도 쓰일 수 있을 것으로 전망된다.

 

한국화학연구원은 울산 바이오화학연구센터 박제영. 오동엽. 황성연 박사팀이 석유 폴리카보네이트 보다 뛰어난 바이오 폴리카보네이트를 만드는 데 성공했다고 2019년 10월 15일 밝혔다. 식물성 성분인 아이소소바이드(isosorbide)와 보강재 역할을 하는 나노셀룰로오스(Nanocellulose)를 이용해서 바이오 폴리카보네이트(polycarbonate)의 성능을 끌어 올렸다.

 

폴리카보네이트(polycarbonate)는 열가소성 플라스틱의 일종으로 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 가져 유연성 및 가공성이 우수하다. 바이오 폴리카보네이트는 환경 호르몬 유발 물질인 비스페놀A(BPA)가 포함된 폴리카보네이트를 대체할 수 있는 친환경 바이오 플라스틱이다. 현재 상용화에 성공한 것은 일본의 미쓰비시케미컬이 유일하다. 한국화학연구원 박제영 박사는 "일본 미쓰비시와는 다르게 천연 나노섬유를 추가해서 석유 플라스틱 보다 우수한 플라스틱을 개발했다"고 말했다.

 

이번에 개발된 바이오 폴리카보네이트의 강도는 93MPa(메가파스칼)을 기록했다. 현존하는 석유 및 바이오 폴리카보네이트를 통틀어 가장 높은 수치이다. 석유 폴리카보네이트는 55-75MPa, 日 미쓰비시 케미컬 바이오 폴리카보네이트는 64-79MPa이다. 또한, 플라스틱의 투명도를 나타내는 투과율도 93%을 기록했다. 석유 폴리카보네이트의 투과율은 90% 수준이며, 바이오 폴리카보네이트의 투과율은 87%이다. 특히, 바이오 폴리카보네이트에는 석유 폴리카보네이트와 달리 벤젠 고리가 없어서 장기간 자외선에 노출되더라도 변색될 우려가 없다.

 

자동차 선루프. 헤드 램프, 고속도로 투명 방음 시설. 스마트폰과 같은 전자기기 외장재 등 산업용 소재로 사용될 수 있어 기존 폴리카보네이트를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 이밖에도 쥐 모델을 이용한 염증 실험에서 독성이 낮은 것으로 확인됐다. 쥐 진피 세포에 고분자를 넣어 염증 유무를 실험한 결과, 독성 0-5 수치 중 1을 기록했다. 0에 가까울수록 독성이 낮다. 한국화학연구원 오동엽 박사는 "아이들이 입에 가져다대도 안전해 장난감. 젖병. 유모차 소재뿐만 아니라 임플란트. 인공뼈 소재로도 개발할 수 있다"고 설명했다.

 

연구원이 이번에 개발한 기술은 상용화 단계까지 총 9단계라면 4단계 정도에 해당하는 셈이다. 박제영 박사는 "이 기술을 상용화 하려면, 기업과 함께 생산 규모를 20㎏나 100㎏ 수준으로 높여 생산량을 늘리고, 생산된 소재를 이용해 선루프 등 제품을 만들어 봐야 한다. 사출 성형 즉 가공 기술까지 함께 개발해야 한다."고 말했다.

 

이번 성과는 그 우수성을 인정받아 영국 왕립화학회의 '그린 케미스트리' 2019년 10월호 표지 논문과 2019년 주목할 논문에 동시 선정됐다. 한편, 이 연구는 산업통상자원부 바이오 화학소재 공인인증센터 구축 사업과 한국화학연구원 주요 사업의 지원을 받아 수행됐다.

 

★ 아이소소바이드(isosorbide)는 옥수수 씨 등 식물에서 추출한 전분에서 얻어낸 화합물의 일종으로 친환경 소재의 원료로 주목받고 있다. 폴리카보네이트(polycarbonate)는 강화 유리의 약 150배 강도를 지니면서 유연성과 가공성이 좋아 자동차 가전 등에 폭넓게 쓰인다.

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