옥수수로 만든 아이소솔바이드와 석유로 만든 비스페놀A의 구조식

환경호르몬 배출이 적고 200℃이상의 고온에서도 견딜 수 있는 슈퍼 바이오플라스틱이 개발됐다.

한국화학연구원은 식물성 성분인 아이소솔바이드(isosorbide)를 이용해 현존 바이오플라스틱의 한계를 극복한 고강도·고내열성의 투명 바이오플라스틱을 개발하는데 성공했다.

연구팀은 식물성 성분으로 만들어진 이 플라스틱이 환경호르몬을 배출하지 않고 물리적 특성이 뛰어나 비스페놀A(Bisphenol-A)계 석유 플라스틱을 대체할 수 있다며 이같이 전했다.

비스페놀A계 플라스틱은 고강도·고내열성 특성을 갖고 있어 정수기 필터나 치아교정기, 젖병과 밥솥 등에 많이 쓰인다. 하지만 비스페놀A는 환경호르몬으로 비만, 심장질환, 고혈압 등을 일으킨다고 알려져 있다.

그간 세계적으로 비스페놀A계 플라스틱을 대체하려는 다양한 시도가 있었지만 식물성 성분의 반응성이 떨어지는 탓에 품질이 좋지 않아 상용화의 가능성이 매우 낮았다.

한국화학연구원은 식물성 성분의 화학반응을 촉진시켜주는 촉매를 사용해 아이소솔바이드의 반응성을 극대화시켜 이 같은 문제를 해결했다.

내구성 테스트 결과, 연구팀이 개발한 슈퍼 바이오플라스틱은 강철보다 높은 비강도(단위무게 당 강도)를 보였다. 강철의 비강도 63KN·m/kg보다 더 높은 69KN·m/kg를 기록한 것이다. 

또한 인장강도는 80MPa로, 대부분의 석유 플라스틱보다도 높게 나타났다. 아울러 진공에서 300℃가 넘는 고열에 노출돼도 팽창이나 변형이 일어나지 않았다.

여기에 독성도 매우 낮은 것으로 확인됐다. 연구진은 국제표준기준에 따라 쥐 모델을 이용해 독성테스트를 실시한 결과 0부터 5의 수치로 나타내는 독성강도에서 이 물질이 1점 미만의 독성을 보였다고 전했다.

연구팀의 박제영 박사는 독성테스트 결과에 대해 "인공뼈와 임플란트 소재로 사용해도 무방할 만큼 안전하다"고 설명했다.

이번에 개발된 슈퍼 바이오플라스틱은 열에 녹여 가공할 수 있는 열가소성 수지로 320℃ 이상의 열에 녹여 재활용할 수도 있어, 폐플라스틱 처리과정도 용이할 것으로 보인다.

황성연 한국화학연구원 바이오화학연구센터장은 "국민들의 플라스틱에 대한 불신이 확산되고 있다"며 "국민들이 안심하고 쓸 수 있는 안전한 바이오플라스틱을 만들겠다"고 전했다.

이번 연구결과는 '네이처 커뮤니케이션즈' 6월 13일자 온라인판에 게재됐다.

원동환 기자  safe@119news.net

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