100% 바이오 기반 '지방족 폴리에스터' 개발
옥수수 등 원료로 제조 가능한 친환경 고분자
"친환경 원료로 폴리에스터 제조할 방안 제시"
한국섬유개발연구원(이하 섬개연)과 한국생명공학연구원(이하 생명연)이 섬유, 포장재 등에 적용 가능한 식물성 기름 기반 친환경 소재를 개발했다. 섬개연은 13일 "생명연과 공동으로 식물성 오일(oil)을 활용해 100% 바이오 기반의 지방족 폴리에스터를 개발했다"고 밝혔다.
대표적 합성섬유인 폴리에스터는 분자 사슬에 에스터(ester, 산과 알코올이 반응해 물이 빠져나가면서 형성되는 화합물)기를 갖는 합성 고분자를 통칭하는 것으로, 크게 방향족 폴리에스터와 지방족 폴리에스터로 나뉜다. 지방족 폴리에스터는 자연 분해 속도가 매우 더딘 방향족 폴리에스터와 달리 생분해 특성이 있다. 옥수수, 사탕수수 등을 원료로 제조할 수 있어 '친환경 고분자'로 주목받는다.
이번 공동 연구에서 안정오 생명연 박사 연구팀은 효모 균주를 이용해 식물성 기름으로부터 지방족 폴리에스터 원료가 되는 탄소수 12개의 이산(1,12-dodecane dioic acid)과 디올(1,12-dodecane diol)을 각각 대량 생산하는 바이오 공정을 개발했다.
장순호 섬개연 박사 연구팀은 이렇게 합성된 2종의 바이오 단량체를 이용해 100% 바이오 기반의 지방족 폴리에스터를 개발했으며, 기존 석유화학 기반의 지방족 폴리에스터와 비교할 때 분자량과 열적 특성이 유사한 것을 입증했다.
유럽을 중심으로 한 환경규제 강화 추세에 따라 '바이오 플라스틱' 사용 정책 도입이 확대되는 가운데 섬유, 필름, 포장재 등에 적용 가능한 100% 바이오 기반 소재 개발 기술이 마련됐다는 평가가 나온다.
섬개연 관계자는 "이번 연구 결과는 석유화학 기반의 플랫폼에 의존하던 기존 폴리에스터 제조산업을 친환경 원료 사용으로 대체함으로써 환경 부하를 줄일 수 있는 해결책을 제시했다는 측면에서 의미가 크다"고 설명했다.
두 기관은 산업통상부 '알키미스트 프로젝트' 과제의 하나로 이번 연구를 진행했다. 연구 결과는 재료 과학 분야 학술지인 '저널 오브 바이오리소스 앤 바이오프로덕트(Journal of Bioresources and Bioproducts)' 온라인판 10월자에 게재됐다.
