[공학저널 전수진 기자] 플라스틱은 인류역사에 편리함과 발전을 가져왔지만, 현재는 플라스틱으로 인한 환경오염과 플라스틱폐기물 처리에 대한 다양한 문제들이 발생하고 있다.
플라스틱을 땅에 묻는다고 해도 썩기까지 500년 이상 소요되고, 미세플라스틱이라는 또 다른 환경오염을 낳고 있어 이에 대한 해결 방안으로 생분해 플라스틱이 주목을 받게 됐다.
새로 개발된 바이오플라스틱 중에 생분해 플라스틱은 기존 플라스틱과는 달리 퇴비화가 가능하다는 장점이 있다.
바이오 플라스틱은 각 특성에 따라 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱으로 구별되며, 이산화탄소 저감, 생분해 등을 중심으로 한 바이오 플라스틱의 산업화 적용은 점점 더 확대되는 추세다.
특히 생분해 플라스틱은 산업·의료용으로 기존의 난분해성 플라스틱 대신 자주 사용되고 있으며 그 중에서도 ‘폴리 락 타이드(PLA)’는 인기 있는 친환경 플라스틱이다. 우수한 생체 적합성, 가공성 등 다양한 장점을 갖고 있다.
하지만 PLA는 화학 플라스틱에 비해 강도는 아주 좋은 편이 아니기 때문에 수분과 산소 통과율이 커서 식품 부패가 빠르다는 단점이 있으며, 또한 토양을 산성화시키고, 미생물이 활발한 고온 다습한 환경에서만 분해가 빠르다는 한계도 있다.
이에 한국기계연구원 나노응용역학연구실 이승모 박사는 티타늄(Ti)을 PLA에 투입해 강도를 높이는 실험을 진행했다.
Ti는 PLA에서 중요한 화학적 미세 구조 변화를 유도했으며, 기존 PLA에 비해 기계적 특성이 현저하게 향상되는 결과를 낳았다.
또한 Ti 투입 PLA는 급속한 분해에 대한 높은 내성을 나타냈다. 중요한 것은 독성 평가 결과 PLA는 여전히 생체 적합성과 무독성임을 입증했다는 점이다.
결과적으로 Ti를 투입한 PLA가 기존의 석유계 난분해성 플라스틱과 비교할만한 높은 기계적 특성과 우수한 생체 적합성, 지연된 생분해성을 가지고 있음을 입증했다.
이 박사는 현재 Ti 투입 PLA가 일부 기존 플라스틱을 친환경적으로 대체해 녹색 환경을 보존 할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
최근 준비 중인 과제는 생활 폐기물(인공·천연 폐플라스틱 등)을 리사이클링 및 업사이클링 할 수 있는 기술 개발에 초점을 맞추고 있으며, ALD 코팅과 후처리를 통해 폐플라스틱 처리 방안을 고안할 계획이다.
이 박사는 “일반적인 탄소계열 생활폐기물에 100nm 미만의 ALD 산화물 코팅을 하고, 고온에서 가열을 하면, 탄소 열환원 반응을 유발할 수 있고, 이 반응을 통해, 비표면적이 매우 높은 고기공도 탄소 소재를 합성할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “ALD기반의 전통적인 반도체 박막연구 이외에, 여러 연구를 수행해왔고, 추후에는 에너지, 환경소재 (필터, 생체소재, 생분해성 소재, 의료용 소재 등)에 가중치를 높여서 연구를 수행할 예정”이라고 덧붙였다.
