공장서 자연으로...썩는 플라스틱이 온다! [우리가 몰랐던 과학 이야기] (171)

출처=엑스퍼트마켓리서치(expertmarketresearch.com)

신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19)가 바꾼 우리의 일상 중 하나는 바로 배달음식 주문 증가입니다. 식당에 가지 않아도 편리하게 집에서 음식을 받아먹을 수 있기 때문에 많은 이들이 이용하고 있는데요. 하지만 그에 따라 버려지는 1회용 쓰레기의 양이 증가하면서 환경오염이 화두로 떠오르고 있습니다. 

플라스틱 쓰레기를 줄이기 위해서는 소비 감량과 재활용, 매립, 소각 등의 방법이 있는데요. 최근 자연에서 썩는 생분해성 소재 사용이 플라스틱 쓰레기 해결 방안으로 대두하고 있습니다. 일반적으로 바이오 플라스틱이라 불리는 썩는 플라스틱에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

◆썩는 플라스틱 ‘바이오 플라스틱‘

출처=citizensustainable.com

바이오 플라스틱은 바이오매스(biomass)와 같은 생물자원을 이용한 바이오 기반의 고분자입니다. 

바이오 플라스틱은 원료, 분해 및 생산 방법에 따라 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱 등으로 크게 나눌 수 있습니다. 

-생분해플라스틱: 자연에 노출됐을 때 박테리아와 조류, 곰팡이 등 생물에 의해 물과 이산화탄소로 분해됩니다.

PLA(Poly Lactic acid)와 TPS(Thermoplastic starch·열가소성 녹말), PHA((Poly hydroxyl alkanoate), AP, CA(클로르알칼리) 등이 해당합니다.

-산화생분해 플라스틱: 일반 합성수지에 바이오매스 및 생분해 촉진제를 첨가해 만든 플라스틱입니다.

열과 광, 미생물, 효소, 화학반응 등으로 생분해가 진행되며, 옥소 바이오(Oxo bio) PP(폴리프로필렌)와 옥소 바이오 PE(폴리에틸렌) 등이 해당합니다.

-바이오 베이스 플라스틱: 바이오매스 함량이 5~25%입니다.

잘 썩지는 않지만 옥수수와 사탕수수, 나무 등 친환경 원료로 만들어져 이산화탄소 배출을 낮추는 플라스틱으로 바이오-PE, 바이오-PP, 바이오-PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등이 해당합니다.

◆자연에서 완전 분해되는 생분해 플라스틱

생분해 플라스틱 컵. 출처=데일리메일(dailymail.co.uk)

위에서 설명한 바이오 플라스틱 중 100% 생물자원을 이용해 만들어 6개월 내 90% 이상 자연에서 분해되는 플라스틱이 바로 생분해 플라스틱입니다. 산화 생분해 플라스틱은 6개월 이내 60% 이상 분해되며, 바이오 베이스 플라스틱은 잘 되지 않습니다. 

따라서 자연에서 완전히 썩는 생분해 플라스틱 개발을 위해 전 세계적으로 노력하고 있는데요. 최근 가장 활발하게 제품으로 개발 중인 대표적인 생분해 플라스틱 3가지에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

-PLA 플라스틱

PLA 식품용기. 출처=토마스넷(thomasnet.com)

대표적인 생분해성 플라스틱으로 손꼽히는 것이 바로 PLA입니다. 옥수수를 원료로 만들어진 PLA 플라스틱은 폴리스티렌(PS), PE, PP와 유사한 성질을 지니고 있으면서 그 비용도 저렴하여 가장 많이 생산되고 있습니다. 

PLA는 열과 수분에 약하다는 단점을 지니고 있었는데요, 최근에는 높은 내열성과 우수한 내구성을 지닌 PLA가 개발되면서 식품 포장재나 식기류 외에도 건축자재나 의료용, 전자기기, 자동차 소재로도 연구·개발(R&D)되고 있습니다. 

-PHA 플라스틱

PHA 식품 포장재. 출처=synbiobeta.com

PHA는 PP와 유사한 성질을 지니고 있는 순수 미생물 기반의 생분해 플라스틱입니다.

PHA는 미생물이 식물 유래 성분을 먹고 세포 안에 쌓아놓는 고분자 물질로, 특히 바다에서 100% 분해되는 플라스틱으로 해양 쓰레기를 줄이는 소재로 주목받고 있습니다. 

-PBS 플라스틱

출처=sukano.com

PBS(Poly butylene succinate)는 지방족 폴리에스테르로, PLA에 비해 가격은 비싸지만 가공온도 200도까지 사용할 수 있으며 LDPE(Low Density Polyethylene·저밀도 폴리에틸렌)와 유사한 물성을 지니고 있습니다. 

특히 유연성과 천연섬유 호환성, 내열성, 생분해성 등에서 PLA보다 장점을 지니고 있습니다.

자연과 공존해 살아가야 하는 우리에게 환경의 파괴를 최소화할 수 있는 소재 및 제품 개발은 필수입니다. 한화솔루션도 현재 독자기술을 통해 생분해성 PE 복합소재와 바다 속에서도 분해될 수 있는 폴리에스테르계 고분자 등을 연구·개발하고 있습니다. 지속가능한 미래를 위해 친환경 화학기술 개발에 더욱 노력하는 한화솔루션을 지켜봐 주기 바랍니다. 

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