▲ 물성이 우수하고 해수 환경에서 우수한 생분해성을 갖는 친환경 폴리에스터-아마이드(PEA) 소재 연구결과

 

 

본교 화공생명공학과 박제영 교수와 인하대-한국화학연구원 공동연구팀은 해양에서 1년 안에 92% 이상 생분해되면서도 나일론 수준의 강도와 유연성을 유지하는 ‘폴리에스터-아마이드(PEA)’ 고분자를 개발하여 Advanced Materials 전면 표지논문으로 게재하였다.

 

의류, 그물 등 나일론 폐기물은 땅에서도 분해가 느리지만 바다에서는 더욱 분해되지 않아, 전 세계적인 해양 환경오염 원인으로 꼽힌다. 한편, 기존 생분해성 플라스틱은 잘 분해되지만 내열성·내구성이 떨어져, 의류·어망에 적용하기엔 쉽지 않았다. 공동 연구팀은 생분해를 촉진하는 에스터(ester), 질긴 특성을 갖는 아마이드(amide)를 최적의 비율로 결합한 PEA 고분자를 개발해 높은 분해성과 내구성을 동시에 확보했다.

 

PEA 고분자는 아마이드, 에스터의 결합 구조를 각각 가지고 있어 기존에는 화학 반응을 돕는 독성 유기용매가 필요하다고 여겨졌다. 하지만 연구팀은 대형 반응기(10L 규모)에서 유기용매 없이 직접 중합하는 공정을 개발하여 PEA를 산업적 규모(4kg)로 생산해냈다. 이 공정은 기존 폴리에스터 생산 설비를 조금만 수정하면 활용할 수 있어 산업적 확장성도 뛰어나다.

 

한편 연구팀은 PEA 원료에서도 친환경·재활용 가능성을 고려했다. 비식용 작물 ‘피마자 기름’ 추출물 등으로 만든 ‘장쇄 디카복실산’과 함께, 나일론 폐기물을 화학적으로 분해·재활용하여 얻은 나일론 6의 원료 물질 ‘카프로락탐(CPL) 유도체’를 사용한 것이다. 재활용된 나일론 폐기물을 활용한 덕분에, 이산화탄소 배출량은 기존 나일론 6 대비 약 1/3 수준으로 낮아졌다.(8~11 → 2.3~2.6kg CO₂eq/kg)

 

이번 논문은 2025년 3월 재료 및 화학 분야 세계적 학술지인 ‘고급 소재(Advanced Materials(IF: 27.4))’에 표지 논문으로 게재되었다. 화학연 박성배 선임연구원과 곽호정 박사후연구원이 1저자로 참여했고, 화학연 전현열·김효정 박사와 인하대 오동엽·서강대 박제영 교수가 교신저자로 참여했다.

 

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

- 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adma.202417266

- 국내언론보도 링크: https://www.etnews.com/20250427000118