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가소제 스타치를 기본으로 한 생분해성 다상 시스템(Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: A review)

전문가 제언: □ 생분해성 고분자에 대하여 기본적인 것은 정리가 잘 되었다. 최근에 일고 있는 생태계의 보존과 환경오염을 줄이기 위한 노력의 일환으로 썩지 않는 플라스틱을 대용하려는 생분해성 대체품의 개발이나 소각처리 시 발생하는 다이옥신을 없애기 위하여 퇴비화 내지는 생분해 처리가 가능한 제품의 개발이 큰 이슈로 되어 있다.

□ 더욱이 앞으로는 국가, 공장별로 이산화탄소의 총량 규제를 받아야 하기 때문에 화석 자원에 대한 저감(고분자의 원료, 공정을 유지하는 에너지 등)이 미래의 커다란 숙제로 등장하고 있다. 이 글에서 소개한 4가지의 범주 중 PCL, PEA류 등을 제외하고 나머지는 식물이나 농산물에서 원료나 최종 제품을 얻기 때문에 매우 환경친화적인 제품인 것이다.

□ 폴리유산은 미국의 Cargill-Dow에서 2002년에 이미 10만톤 규모로 생산을 하고 있고, 생산량도 점점 증가하는 추세이다. 재생성과 생분해성에 힘입어 일본, 유럽 등에서도 이와 유사한 제품이 속속 선을 보이고 있다. 특히 폴리유산은 이성체의 조합에 의하여 공중합체를 만들 수 있어 여러 가지 물성을 가능하게 하므로 앞으로 각광을 받을 것으로 사료된다.

□ 고분자 공학과 유전 공학을 처음으로 연결한 바이오 기술과의 융합이 PHA의 생산 기술에 혁명을 가져 왔다. PHA 합성 효소 유전자만 입수되면 PHA 생산균에 국한하지 않고, 어떤 미생물 세포를 사용하여도, 합성 경로를 인공적으로 설계하는 것이 가능해졌다. PHA 생산이 가능한 분자 육종이 가능해지고, PHA 합성 효소 유전자의 신규 도입, 혹은 분자수의 증대에 의하여 플라스틱의 생산성을 증대시키는 일이 성공되었다.

□ 전분은 자체로도 식품 산업, 종이, 접착, 섬유 산업에 널리 사용되고 있고, 석유 제품과 같이 원료의 극심한 파동이나 미래에 고갈을 걱정할 필요도 없는 무궁무진한 자원이다. 현재도 플라스틱의 필러로 사용되고 있으나, 단독으로는 물성적인 측면의 보완이 요구된다.

□ 다행히 가소제와 물을 적절히 혼합하여 플라스틱과의 각종 결합이 가능해졌다. 가소화된 전분을 만드는 공정도 기존에 플라스틱 산업에서 사용하는 터보 믹서나 싱글 혹은 트윈 익스트루더를 이용하기 때문에 큰 비용이 들지 않는다. 가소화된 전분은 제2의 플라스틱과 블렌드, 콤퍼짓, 다상 레이어가 가능하기 때문에 필요에 의해서 공정을 결정하면 된다.

□ 다만 현재까지도 두 가지 고분자가 섞이며 형성되는 계면의 불안정 등에 대하여 화학적인 변형이나 공중합 등을 지속적으로 연구하고 있지만 아직 완벽한 결과는 도출이 되지 못하였으나 개선이 많이 되고 있다.

□ 우리나라는 누구나 알듯이 화석 자원이 없다. 하지만 유전 공학이나 농업 기술은 상당한 위치에 있으므로 농산물에서 얻을 수 있는 자원에 대한 연구, 개발은 필연적인 과제라 판단된다. 현재에도 Ire 화학이나 SK 화학 등에서 소규모로 생산을 실시하고, 중소기업을 중심으로 생분해성 고분자의 응용 기술을 개발하고 있는 데 보다 국가적인 전략화가 시급한 분야로 생각된다.

저자: Averous, L
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