환경호르몬 걱정 없는 '슈퍼 바이오플라스틱' 개발

고강도·고내열성으로 현존 바이오플라스틱 한계 극복…'네이처 커뮤니케이션즈' 게재

슈퍼바이오플라스틱으로 제작한 시제품

[아시아경제 김철현 기자] 국내 연구진이 환경호르몬 걱정이 없는 슈퍼 바이오플라스틱을 개발했다. 강철보다 강하고 200℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 등 현존 바이오플라스틱의 한계점을 모두 극복했다.

한국화학연구원은 오동엽·박제영·황성연 박사 연구팀이 식물성 성분인 '아이소솔바이드'를 이용해 고강도·고내열성의 투명 바이오플라스틱을 개발하는데 성공했다고 19일 밝혔다. 식물성 성분 단량체인 아이소솔바이드로 만들어 환경호르몬 걱정이 없는데다 물성이 우수해 기존 '비스페놀A'계 석유 플라스틱을 대체할 수 있을 것으로 보인다.

연구진은 식물성 성분의 화학반응을 촉진시켜주는 상전이 촉매를 이용해 아이소솔바이드의 반응성을 극대화시켰다. 그 결과 슈퍼 바이오플라스틱의 단위무게 당 강도는 같은 무게일 때 강철보다 높았다. 지금까지 학계에 발표된 바이오플라스틱 중에서 가장 강한 것이다. 또한 인장강도는 거의 대부분의 석유 플라스틱보다 높은 수치를 기록했다.

고온에서 견디는 내열성도 매우 뛰어나다. 진공에서 무려 300℃가 넘는 고온에서도 팽창하거나 변형되지 않았고 산소와 물리적 스트레스 조건에선 212℃를 견뎠다. 실제 OLED 투명기판을 만드는 화학공정에서 300℃가 넘는 고온을 이겨냈다. 열팽창 계수도 석유 플라스틱보다 최소 2배에서 최대 10배 정도 뛰어났다. 이는 전자제품의 부품으로 사용됐을 때 온도 상승으로 인한 소재 팽창 등의 문제를 최소화할 수 있다는 의미다.

또한 독성이 매우 낮은 것으로 확인됐다. 연구진은 국제표준기준에 따라 쥐 모델을 이용한 독성테스트를 실시한 결과, 0~5점으로 나타내는 독성강도에서 1점 미만으로 나타났다고 했다. 이 수치는 인공뼈와 임플란트 소재로 사용해도 무방할 만큼 안전하다는 게 연구진의 설명이다. 이번에 개발된 슈퍼 바이오플라스틱은 열에 녹여 가공할 수 있는 열가소성 수지로 320℃ 이상의 열에 녹여 재활용할 수도 있어 폐플라스틱 처리도 용이할 것으로 보인다.

황성연 한국화학연구원 바이오화학연구센터장은 "케모포비아라는 이름으로 국민들이 플라스틱에 대한 불신이 확산되고 있다"면서 "국민들이 안심하고 쓸 수 있는 안전한 바이오플라스틱을 만들겠다"라고 했다. 이번 연구결과는 세계적인 저널인 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 최근 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr