기존 석유플라스틱을 대체할 수 있는 바이오플라스틱이 국내연구진에 의해 개발되어 인터넷에서 큰 관심을 끌고 있다.
19일 한국화학연구원(KRICT) 오동엽ㆍ박제영ㆍ황성연 박사 연구팀은 식물성 고분자 단량체인 아이소솔바이드(isosorbide)를 이용해 고강도ㆍ고내열성의 투명 바이오플라스틱을 개발했다고 발표했다.
이 바이오플라스틱은 독성이 매우 낮은 것으로 알려졌다. 연구팀은 “국제표준기준(ISO)에 따라 쥐의 피부 중 가장 바깥의 표피와 그 아래 진피 사이에 바이오플라스틱을 넣고 염증 반응을 측정한 결과 5점 만점에서 1점 미만으로 아주 낮게 나왔다.”면서 “이는 인공뼈나 임플란트 등에 사용해도 된다는 의미”라고 말했다.
현재는 비스페놀A계 단량체로 만들어진 폴리카보네이트와 폴리술폰이 가진 고강도ㆍ고내열성 특성 때문에 고압을 견뎌야 하는 정수기 필터나 치아교정기, 고온에서도 변형이 되지 않아야 하는 젖병과 밥솥 등에 많이 쓰이고 있다.
단량체는 분자량이 1만 이상으로 큰 고분자를 이루는 단위분자로, 고분자는 고체로 존재할 때 단단하지만 열에 녹아 액체가 되면 성형 가능해 플라스틱이라고 부른다.
또한 비스페놀A는 환경호르몬을 배출하여 비만, 심장질환, 고혈압 등을 일으킨다고 알려져 있다.
이에 비스페놀A계 플라스틱을 바이오플라스틱으로 대체하려는 움직임이 구준히 이어졌다. 하지만 아이소솔바이드의 반응성이 떨어지는 탓에 바이오플라스틱의 강도가 비스페놀A계 플라스틱에 비해 절반이하였다.
연구팀은 식물성 성분의 화학반응을 촉진시켜주는 상전이 촉매를 활용해 반응성을 높였다. 플라스틱은 단량체를 구슬을 실에 꿰듯 연결해서 고분자로 만든다. 연구진은 단량체인 아이소솔바이드를 화학반응을 통해 하나씩 이어 기다란 화학물질로 만드는 과정에서 상전이 촉매를 이용해 반응성을 극대화했다.
연구팀은 바이오플라스틱의 강도가 69KN‧m/kg으로 같은 무게일 때 강철의 강도(63KN‧m/kg)보다 높다고 밝혔다. 또한 내열성도 매우 뛰어나 진공에서는 300℃가 넘는 고온에서도 변형되지 않았고, 산소가 있을 때는 212℃를 견뎠다.
한편 이번에 개발된 바이오플라스틱은 열에 녹여 가공할 수 있어서 320℃ 이상의 열에 녹여 재활용할 수도 있기 때문에, 폐플라스틱 처리도 용이할 것으로 보인다.
이번 연구를 접한 네티즌들은 "얼마든 빨리 써보고 싶다.", "지구환경을 구하는 선구자들이네."라는 긍정적인 반응을 보이고 있다.
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