화공생명공학과 박제영 교수 연구팀이 충남대 구준모 교수, 한국화학연구원 전현열, 오동엽 박사 연구팀과 공동연구를 통하여 향상된 성능의 생분해성 플라스틱 신규 합성법 개발하였다.

플라스틱을 제조하는 과정은 맛있는 음식을 만드는 과정과 유사하다. 두 과정 모두 결과물을 만들기 위해 열을 가하는데, 현재의 바이오플라스틱 제조 레시피는 연약하다고 볼 수 있다. ‘요리’에서 아이디어를 얻은 연구팀은 생분해성 플라스틱을 강하게 만들기 위해 ‘시즈닝 (seasoning)’ 전략을 선택하였다. ‘타르타르’ 소스 한 꼬집으로 비유될 수 있는 첨가물은 자연계 물질인 타르타르산 (tartaric acid) 와 구연산 (citric acid) 이다.

▲ ‘시즈닝’ 효과에 의한 강화 생분해성 플라스틱 (PBS-T, PBS-C)의 기계적 물성 향상

연구팀은 poly(butylene succinate)라고 불리는 생분해성 플라스틱에 ‘시즈닝’ 물성 강화 효과를 부여하기 위해 단량체 상태의 조성물에 타르타르산을 0.03% 정도만 첨가한 후 범용의 용융축합 반응을 진행하여 고분자 필름을 제조하였다. 제조한 필름은 기존보다 2배 이상 신축성이 좋고, 산소 및 수분 투과도가 낮았다. 뿐만 아니라, 제조한 생분해성 플라스틱은 범용의 비분해성 플라스틱의 기계적 강도를 통틀어 가장 물성이 우수하였고, 내가수분해성도 상대적으로 우수하여 식품포장재로 활용 가능성이 높다.

무엇보다 이 ‘시즈닝’ 접근법은 간단하다는 장점이 있어 새로운 생분해성 바이오플라스틱을 산업적으로 활용할 수 있는 새로운 방식을 제공한다는 의미가 있다.

▲ 해외 과학언론 미디어 EurekAlert! AAAS 등에 소개.

연구 결과는 녹색 & 지속가능 과학분야의 국제 저명 학술지인 ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Impact Factor: 9.224)에 ‘Toward Sustaining Bioplastics: Add a Pinch of Seasoning’ 제목으로 게재되었고, 그 중요성을 인정받아 하루에 1건의 논문만 선정되는 ACS Editor’s Choice 및 해외 과학언론 뉴스에 보도되었다.

(1) 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/jyp-plastic-research/

(2) 논문 링크: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c06247

(3) 해외언론보도 링크: https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2023/january/want-a-stronger-biodegradable-plastic-add-a-pinch-of-cream-of-tartar.html

https://www.eurekalert.org/news-releases/977960