사이언스 투데이
과학본색 사이언스 매거진 별별 이야기 내 몸 보고서 날씨학개론 생각 연구소 줌 인 피플 궁금한S

[과학돋보기] 지구를 보호하는 '바이오플라스틱'

■ 황성연 / 한국화학연구원 박사

[앵커]
최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 플라스틱을 줄이는 노력이 이뤄지고 있습니다. 그 대안으로 친환경 플라스틱인 '바이오플라스틱'이 등장했는데요. 바이오플라스틱은 지구를 위한 새로운 대안이 될 수 있을까요?

오늘 '과학돋보기'에서는 '바이오플라스틱'에 대해 알아보겠습니다. 한국화학연구원 바이오 화학연구센터 황성연 센터장과 함께합니다. 안녕하세요?

바이오플라스틱을 이야기 전에, 플라스틱 이야기를 해야 할 것 같은데 요즘 환경문제로 지적이 많이 되고 있습니다. 하지만 인류가 안 쓰는 건 어려운데 인류에게 플라스틱이란 어떤 존재일까요?

[인터뷰]
플라스틱이 개발된 지 100년이 조금 넘었습니다. 인류의 생활 문화 발전에 플라스틱이 지대한 공을 세운 것은 부정할 수 없는데요. 간단한 예로 일회용 주사기를 통해 질병의 위험을 차단할 수 있었고, 필름을 만들면서 영화를 통해 대중화가 되었습니다. 또, 우리 실생활에 굉장히 편리한 부분이 바로 플라스틱이고, 없었다면 부익부 빈익빈 현상이 훨씬 많이 생겼을 것 같아요. 그리고 잠들 때 이를 닦고 아침에 일어나서 닦듯이 잠이 들면서부터 아침에 일어나서까지 우리는 플라스틱을 한 번도 놓지 않고 있는데요. 하지만 너무 많이 만들고 오남용을 하는 바람에 환경이 파괴되기 시작했습니다. 우리나라의 경우는 1인당 플라스틱 소비량이 많은 편이죠.

[앵커]
처음에 나왔을 때는 정말 주목받았던 물질인데 지금은 환경에 미치는 악영향을 모두가 알 수 있을 정도로 확산하고 있죠. 그래서 국민이 안심하고 쓸 수 있는 바이오플라스틱을 만드셨다고 들었어요. 바이오플라스틱이란 무엇일까요?

[인터뷰]
바이오플라스틱에 대해서 정의를 얘기하자면 두 가지 종류가 있습니다. 먼저 생분해성 바이오플라스틱은 사용 후 폐기했을 때 일정한 조건에서 미생물 등의 작용으로 물과 이산화탄소로 완전히 분해되는 썩는 플라스틱을 말합니다. 두 번째는 사탕수수, 옥수수, 나무, 볏짚 등의 식물 유래 자원을 원료를 기반으로 한 것인데요. 이러한 바이오매스를 원료로 한 성분을 일정량 이상 포함 시키면 바이오매스 기반 플라스틱이라고 합니다. 바이오매스 기반 플라스틱과 생분해성 플라스틱 모두 바이오플라스틱이라고 정의할 수 있고요. 바이오매스 기반 플라스틱은 생분해성 플라스틱과 다르게 분해되지는 않습니다. 바이오 유래 자원을 상당 부분 사용하였기 때문에 기존의 석유계 플라스틱 공정에서 발생하는 이산화탄소 발생량이 상대적으로 적어서 환경친화적이라는 장점이 있습니다. 따라서 한국화학연구원에서는 생분해성 플라스틱과 바이오매스 기반 플라스틱을 합쳐서 '바이오플라스틱'이라고 명칭하고 있습니다.

[앵커]
완전히 분해되는 생분해성 바이오플라스틱 비닐봉지를 직접 가지고 오셨다고요?

일반 비닐과 똑같은 것 같아요.

[인터뷰]
네 거의 똑같습니다.

[앵커]
당겨봐도 아주 팽팽하고요. 일반 플라스틱이랑 전혀 다를 게 없어 보이는데요. 설명 좀 더 해주시죠.

[인터뷰]
네, 이게 바로 생분해성 바이오플라스틱 비닐봉지인데요. 잡아보시면 알겠지만 석유계 플라스틱과 거의 똑같습니다. 기존의 생분해성 비닐봉지는 잘 찢어지는 단점이 있어서 상용화하기엔 어려움이 있었습니다. 석유계 플라스틱을 일반적으로 쓰는데 보통 강도를 인장 강도라고 하는데 석유계 플라스틱은 40MPa(메가파스칼) 이상인데 일반 플라스틱 봉투의 인장 강도는 대체로 30MPa 이하여서 사용하기가 어려웠습니다. 저희가 개발한 생분해성 플라스틱은 이런 문제를 해결하고자 나노 셀룰로스라는 물질이 넣어서 강도를 높게 만들었고요. 이걸 쓰고 땅에 묻었을 때 분해가 빨리 되는 것을 볼 수 있는데요. 지금 테스트 결과 6개월 이내에 완전히 분해되었습니다.

[앵커]
진짜 비닐처럼 튼튼한데 이 고강도 비닐봉지의 핵심은 무엇인가요?

[인터뷰]
예전에 흙으로 집을 지을 때 진흙에 볏짚을 섞어서 짓는 것을 보실 수 있는데요. 이는 볏짚이 흙벽의 보강제 역할을 해주기 때문입니다. 흙만 사용했을 때보다 훨씬 강한 집을 지을 수가 있어요.

그런 것을 여기다 이용한건데요. 우리 연구진이 개발한 것은 생분해성 바이오플라스틱의 물성을 향상하기 위해서 목재펄프와 게 껍데기에서 추출한 나노 셀룰로스와 나노 키토산을 보강재로 사용하였고 이런 것들을 화학 처리를 해서 플라스틱이 넣었습니다. 셀룰로스는 키토산은 지구 상에서 가장 풍부한 자연산물이며, 이후 고압 조건에서 잘게 쪼개지는 과정을 거치면 수용액이 됩니다. 이 수용액을 적용한 겁니다. 여기에 나노 섬유란 지름이 나노미터 수준으로 매우 가는 초극세사를 이야기하는데요. 이걸 적용하기 어려웠는데 연구팀이 개발해서 효과적인 바이오 플라스틱을 만들어서 기존의 단점을 극복하였다고 볼 수 있습니다.

[앵커]
일부 석유계 플라스틱에서는 독성 물질이 검출되기도 하는데요. 바이오플라스틱의 경우에는 그런 부분에서 자유로운 편인가요?

[인터뷰]
바이오 플라스틱이 상용화되기 위해서는 당연히 독성 문제나 환경호르몬 문제를 해결해야 합니다. 그래서 저희도 독성 테스트를 했는데요. 쥐의 진피와 표피 사이에 플라스틱을 집어넣고 이에 나타나는 염증반응으로 독성 평가를 했는데요. 이에 우리 연구원이 만든 바이오플라스틱 기존보다 훨씬 안전하다는 걸 확인할 수 있었습니다. 다만 이를 상용화해서 제품화하는 경우는 반드시 FDA 승인을 받아야만 합니다.

[앵커]
그러면 이런 바이오플라스틱을 이용해서 어떻게 활용할 수 있을까요?

[인터뷰]
앞서 말씀드렸듯이 바이오매스 기반의 고내열성 슈퍼 EP 소재는 사용 용도가 다양할 것으로 기대되고 있습니다. 먼저 환경호르몬 프리라는 장점을 활용하면 아기들이 입을 가져다 대는 장난감이나 젖병, 유모차 등에서 효과적일 것 같고요. 최근 자동차 및 전기·전자 소재의 산업용 시장에서도 리사이클 친환경 소재가 부각하고 있어서 고내열성, 치수 안정성, 비독성 등의 장점을 가지는 바이오매스 기반 슈퍼 바이오엔지니어링 플라스틱이 석유계 플라스틱의 틈새시장을 메워 줄 것으로 기대하고 있습니다.

이외에도 고내열성 방열 장갑, 보호 마스크 등 인체에 접촉할 수 있는 소재 분야에 적용될 것으로 전망하고 있습니다. 또한, 생분해성 바이오플라스틱 역시 일회용 제품규제에 발맞춰 음식점이나, 마켓, 프랜차이즈 업체에서도 많이 사용할 것으로 예상합니다.

[앵커]
바이오플라스틱이 앞으로 환경에 어떤 영향을 미치게 될까요?

[인터뷰]
앞서 말씀드린 대로 20세기 기적의 소재라 불린 플라스틱이 인류에 발전에 미친 영향은 부정할 수가 없을 것입니다. 그만큼 플라스틱 시대에 우리는 살고 있다는 것입니다. 그러나 이러한 인류의 문화를 이롭게 해준 플라스틱이 무분별한 남용으로 인하여 인류를 위협하는 존재가 되었습니다. 이에 플라스틱은 전 세계적인 문제로 대두하고 있으며 국가마다 이를 해결하기 위한 대응 방안에 고심 중입니다. 바이오플라스틱이 기존의 모든 플라스틱을 단기적으로 전부 대체할 수 있다고는 현실적으로 어려워 보이지만 환경을 개선하는 데는 도움이 될 것이라고 생각합니다. 생분해성을 사용한다고 해서 분리수거를 안 하는 것은 아니고요. 철저한 분리수거를 통해 재활용하고, 그다음 꼭 필요한 부분에 바이오플라스틱을 사용하게 된다면 지속해서 증가하는 폐플라스틱과 미세플라스틱을 조금이라도 줄여나갈 수 있을 것이라 기대합니다.

[앵커]
기적의 존재라고 하셨는데 지금은 애물단지가 된 플라스틱을 나중에라도 대체할 수 있도록 바이오 플라스틱이 대중화가 되는 날이 빨리 왔으면 좋겠습니다. 오늘 말씀 잘 들었습니다.
  1.  00:45천 개의 비밀 어메이징 스토...
  2.  02:00사이언스 스페셜 골드러시 우...
  3.  03:00사이언스 투데이 오후 (4)
  1.  [종료] YTN사이언스 특집·파일럿 프로...
  2. [종료] YTN사이언스 구매 프로그램 공모