화학연, 생분해 플라스틱(PLA) 가소제 개발

한국화학연구원이 친환경 생분해성 폴리락타이드(PLA) 가소제를 개발했다. 개발한 가소제를 활용해 유연성을 확보한 PLA(왼쪽)와 가소제 없는 딱딱한 PLA(오른쪽) [사진=한국화학연구원]

[아이뉴스24 최상국 기자] 친환경 생분해 플라스틱에 유연성을 부여하기 위해 사용되는 석유화학계 가소제를 생분해성 재료로 대체한 연구결과가 나왔다.

27일 한국화학연구원 환경자원연구센터 신지훈 박사 연구팀은 천연물에서 합성한 친환경 생분해성 플라스틱으로 주목받고 있는 폴리락타이드(PLA)의 가소제를 기존의 석유화학계 제품 대신 생분해성 재료로 대체하는 데 성공했다고 발표했다.

연구팀은 또한 이 가소제를 사용할 경우 기존 제품보다 연신율(늘어나는 성질)이 최대 7배까지 늘어났으며 고무처럼 늘어났다 줄어드는 점탄성도 생겨 다양한 분야에 활용될 수 있다고 밝혔다.

① 옥수수로부터 당을 발효해 락트산을 얻은 후, 이를 이용해 락타이드를 제조한다 ② 락타이드로부터 가소제를 제조한 후, PLA의 유연성을 부여하기 위해 적용했다 ③ 개발된 가소제는 자연유래 및 생분해성을 동시에 보인다 ④ 개발된 유연화 PLA는 가소성과 점탄성을 동시에 가진다. [사진=한국화학연구원]

PLA는 생분해성 플라스틱 종류 중에서 가장 많이 생산되는 제품이다. 매년 20~30%씩 성장해 2025년에는 약 7조원, 약 150만 톤 이상 규모의 시장이 형성될 것으로 전망된다. 하지만 PLA에 유연성을 부여하기 위해 사용되는 가소제는 주로 석유화학 기반원료를 사용하고 있어 완전한 생분해 플라스틱이라고 하기는 힘들다.

화학연 연구팀은 폴리락타이드(PLA) 제품의 가소제도 PLA 단량체인 락타이드를 사용해 만듦으로써 유연하면서도 완전 생분해되는 PLA를 개발했다. PLA를 중합할 때 사용되는 단량체인 락타이드를 활용, PLA와 잘 섞일 수 있는 락타이드 올리고머(PLA보다 분자량이 작고 짧은 사슬구조를 가지는 락타이드 중합체)를 용매없는 친환경 제조공정으로 합성했다.

이렇게 개발된 락타이드 올리고머 가소제는 PLA와 거의 유사한 투명성을 가지며, 28일간 78% 수준으로 자연분해됐다. 또한 연신율을 기존 대비 최대 7배까지 늘렸으며, 고무와 같이 늘어났다 줄어드는 특성인 점탄성도 플라스틱에 부여할 수 있게 됐다.

연구팀은 "우수한 유연성, 높은 생분해성 및 투명도, 고무와 같은 점탄성 등의 특성으로 종량제 봉투와 같은 생분해성이 요구되는 범용필름 포장재 분야에도 활용될 수 있을 것"으로 전망했다.

이 연구 결과는 영국 왕립화학회가 발행하는 ’그린 케미스트리(Green Chemistry)‘ 10월호에 표지논문으로 게재됐다.

/최상국 기자(skchoi@inews24.com)

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