포스텍 등 국내연구팀, 더 싸고 친환경적인 플라스틱 개발

종이 만들고 남은 나무 부산물 활용

포스텍 한지훈 교수

KIST RAMP융합연구단 최용석 선임연구원

전남대 변재원 교수

국내 연구팀이 종이를 만들고 남은 나무 부산물로 싸고 친환경적인 플라스틱을 구현해냈다.

포스텍(포항공대) 한지훈 교수, 통합과정 권기현 씨 연구팀은 KIST(한국과학기술연구원) RAMP융합연구단 최용석 선임연구원, 전남대 변재원 교수 등과 공동으로 목재 가공 과정에서 나오는 부산물인 '리그닌'을 활용해 생분해성 플라스틱의 성능과 친환경성을 모두 높이는데 성공했다.

연구 성과는 화학공학 분야 국제 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널' 온라인판에 최근 게재됐다.

생분해성 플라스틱 중 가장 활발히 연구되는 소재는 'PBAT(생분해성 고분자 소재)'다.

일정 조건에서 자연 분해되기 때문에 포장재나 농업용 비닐로 쓰기엔 좋지만, 원료 대부분이 석유에서 나오기 때문에 가격이 비싸다. 또 리그닌이나 셀룰로스 등 식물에서 추출한 물질을 섞는 방법도 있지만 이러한 천연 소재는 플라스틱을 약하게 만들어 상용화가 쉽지 않다.

이에 연구팀은 리그닌의 화학 구조를 다양하게 바꿔 PBAT와 가장 잘 맞는 형태인 '페놀화 리그닌'을 찾아냈다.

페놀화 리그닌은 PBAT 안에서 최대 20wt%(중량 백분율)까지 균일하게 퍼졌고, 플라스틱이 잘 찢어지지 않고 버티는 힘인 '인성'도 기존보다 오히려 증가했다.

연구팀은 환경과 경제성 측면에서 해당 기술의 산업 적용 가능성을 분석했다. 그 결과 기존 PBAT에 비해 온실가스 배출량이 약 11% 감소하고, 생산 비용도 약 12% 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 친환경 소재는 비싸고 성능도 떨어진다는 기존 인식을 뒤집는 결과다.

여기에 더해 페놀화 리그닌은 빛을 차단하는 기능도 뛰어난 것으로 확인됐다. 잡초 억제와 토양 온도유지 등을 위해 햇빛을 차단해야 할 경우 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

한지훈 교수는 "목재 가공 과정에서 발생하는 부산물인 리그닌의 화학적 변형만으로도 플라스틱과의 궁합을 크게 높일 수 있다는 점이 확인됐다"며 "이 기술이 상용화된다면 우리 생활 곳곳에서 더 친환경적인 선택지가 넓어질 것으로 보인다"고 했다.