日 능가하는 바이오 플라스틱 기술개발

한국화학연구원은 울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사팀이 개발한 바이오 폴리카보네이트의 대면적 필름으로 투명도가 기존 제품에 비해 뛰어나다. 화학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 일본이 독점하고 있는 '바이오 폴리카보네이트'보다 성능을 높이는 기술개발에 성공했다. 이번에 개발된 바이오 폴리카보네이트는 투명도와 강도 등이 우수해 자동차 선루프와 고속도로 투명 방음시설 뿐만 아니라 친환경적이어서 장난감, 젖병 등 아이용품 등에도 쓰일 수 있을 것으로 전망된다.

한국화학연구원은 울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사팀이 석유 폴리카보네이트보다 뛰어난 바이오 폴리카보네이트를 만드는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 식물성 성분인 아이소소바이드와 보강재 역할을 하는 나노셀룰로오스를 이용해 바이오 폴리카보네이트의 성능을 끌어 올렸다.

폴리카보네이트는 열가소성 플라스틱의 일종으로 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 가져 유연성 및 가공성이 우수하다. 바이오 폴리카보네이트는 환경호르몬 유발 물질인 비스페놀A(BPA)가 포함된 폴리카보네이트를 대체할 수 있는 친환경 바이오 플라스틱이다. 현재 상용화에 성공한 건 일본의 미쓰비시케미컬이 유일하다.

한국화학연구원 박제영 박사는 "일본 미쓰비시와는 다르게 천연 나노섬유를 추가해 석유 플라스틱보다 우수한 플라스틱을 개발했다"고 말했다.

이번에 개발된 바이오 폴리카보네이트의 강도는 93MPa(메가파스칼)을 기록, 현존하는 석유 및 바이오 폴리카보네이트를 통틀어 가장 높은 수치다. 석유 폴리카보네이트는 55~75MPa, 日 미쓰비시케미컬 바이오 폴리카보네이트는 64~79MPa이다. 또 플라스틱의 투명도를 나타내는 투과율도 93%을 기록했다. 석유 폴리카보네이트의 투과율은 90% 수준이며, 바이오폴리카보네이트의 투과율은 87%다. 특히, 바이오 폴리카보네이트에는 석유 폴리카보네이트와 달리 벤젠고리가 없어 장기간 자외선에 노출되더라도 변색될 우려가 없다.

이에 따라 자동차 선루프 및 헤드램프, 고속도로 투명 방음시설, 스마트폰과 같은 전자기기 외장재 등 산업용 소재로 사용될 수 있어 기존 폴리카보네이트를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

이밖에도 쥐 모델을 이용한 염증실험에서 독성이 낮은 것으로 확인됐다. 쥐 진피세포에 고분자를 넣어 염증 유무를 실험한 결과 독성 0~5 수치 중 1을 기록했다. 0에 가까울수록 독성이 낮다. 한국화학연구원 오동엽 박사는 "영유아들이 입에 가져다대도 안전해 장난감, 젖병, 유모차 소재뿐만 아니라 임플란트와 인공뼈 소재로도 개발할 수 있다"고 설명했다.

연구원이 이번에 개발한 기술은 상용화단계까지 총 9단계라면 4단계 정도에 해당하는 셈이다. 박제영 박사는 "이 기술을 상용화 하려면 기업과 함께 생산규모를 20㎏나 100㎏ 수준으로 높여 생산량을 늘리고 생산된 소재를 이용해 선루프 등 제품을 만들어 봐야 한다. 사출성형 즉 가공기술까지 함께 개발해야 한다."고 말했다.

이번 성과는 그 우수성을 인정받아 영국왕립화학회의 '그린케미스트리' 10월호 표지논문과 2019년 주목할 논문에 동시 선정됐다. 한편, 이 연구는 산업통상자원부 바이오화학소재 공인인증센터 구축사업과 한국화학연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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