▲ KAIST·롯데케미칼 연구팀이 개발한 퓨란계 플라스틱 모식도.

국내 연구진이 식물기반의 바이오플라스틱 개발에 성공했다. 기존의 페트 수지 양산 공정을 통한 상업화가 가능해질 것으로 보인다.

한국과학기술원(KAIST)은 11일 박오옥 생명화학공학과 교수 연구팀과 롯데케미칼(대표이사 허수영)이 산학협력 연구를 통해 기존의 플라스틱 페트 소재를 대체할 수 있는 식물 기반의 바이오 플라스틱을 수지를 개발했다고 밝혔다.

퓨란계 바이오플라스틱은 식물에서 추출한 원료로 만든 플라스틱이다. 친환경 소재로 자원절감과 환경보호에 힘이 되며 기체 차단성과 내열성 까지 좋아 기존 페트 소재가 사용되지 못했던 좀 더 넓은 분야에 사용 가능하다.

이에 많은 연구자들이 퓨란계 바이오플라스틱의 상용화가 연구 중이나 분자 구조가 유연하지 않아 물성이 깨지기 쉽고 결정화(분자의 확산) 속도가 느려 기존의 상업 설비에서 양산할 수 없었다.

이에 연구팀은 먼저 퓨란계 플라스틱의 깨지기 쉬운 특성에 주목했다. 기존 페트는 선형 구조의 화학구조를 가져 외부 충격에 유연하게 반응하며 결정화 속도가 빠르지만 퓨란계 플라스틱은 약간 꺽여있는 비선형 구조로 유연성이 떨어져 깨지기 쉽고 확산이 빠르지 않아 결정화 속도가 상대적으로 느리다.

연구팀은 문제 해결을 위해 육각환형의 고리 화합물을 공 단량체로 도입해 새로운 퓨란계 폴리에스터를 합성했다. 이 과정을 통해 유연성이 높아져 기계적 물성(연성, 내충격성)이 개선됐고 결정화 속도도 빨라졌다.

이 새로운 퓨란계 폴리에스터의 결정화 속도 개선으로 수지의 변색 없이 분자량을 단시간에 고분자량으로 끌어 올리는 것이 가능해져 기존의 고분자합성 공정에도 사용 할수 있게되어 상업화에 더욱 가깝게 다가섰다.

연구팀은 “이 기술은 병, 옷, 섬유, 필름 등 기존에 페트 소재가 사용되던 분야를 넘어 페트가 쓰이지 못했던 분야에도 적용 가능하다”며 “기존 페트보다 내열성과 기체 차단성이 높기 때문에 유리 용기를 일정 정도 대체할 수 있을 것이다”고 말했다.

1저자인 홍성민 연구원은 “학술적인 부분 뿐 아니라 상업적으로도 의미가 있는 기술이다”며 “탄탄한 기초연구를 바탕으로 실제로 우리 산업과 국가 경쟁력에 기여할 수 있는 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 이 연구는 국제 학술지 ‘그린 케미스트리(Green chemistry)’ 10월 7일자 표지 논문으로 게재됐다.