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바이오기반 수지의 난연화와 응용사례

전문가 제언: ○ 지구온난화의 주요인으로 지적되고 있는 CO2의 방출과 석유자원의 고갈 가능성에 대한 대응과 난분해성 플라스틱의 처리문제를 해결하는 대책으로 석유자원 유래 수지재료를 대체할 수 있는 식물 유래의 재생 가능한 바이오매스 수지재료의 개발이 필요하다. 특히, 최근에는 난연성 ABS 수지를 대체하기 위해 폴리젖산(PLA)과 같은 바이오매스 수지재료의 난연화를 위한 난연제 및 배합기술에 대한 연구가 많이 발표되고 있다.

○ 바이오매스 수지재료는 당연히 식물도가 높고 재생 가능한 물질이지만 내충격 강도, 열변형 온도, 난연성 등이 난연성 ABS 수지에 비해서 크게 떨어진다. 따라서 바이오매스 수지재료의 난연화를 위해서는 우수한 내충격 강도와 난연성을 양립시키는 것이 필수과제이다. 일반적으로 플라스틱의 난연성을 확보하기 위해 할로겐계 난연제가 사용되었지만 화재발생 시에 인체에 치명적인 다이옥신이나 퓨란과 같은 유해가스를 방출하기 때문에 유럽을 중심으로 사용이 금지되고 있다. 따라서 비할로겐계 난연제로의 전환이 요구된다.

○ 이 논문은 폴리젖산과 폴리카보네이트(PC)를 혼합한 복합폴리머에 배합된 난연제 구조를 분지상구조체로 설계함으로써 난연제에 내충격 강화제로서의 기능을 부여하였다. 동시에 PLA와 PC 간 용융점도의 큰 차이를 최소화하기 위해 혼련온도를 조정함으로써 PLA/PC 복합재료의 우수한 난연성과 내충격 강도를 양립시키는 데 성공하였다. 이러한 복합재료는 사무기기 등의 외장재는 물론 외부로부터의 열 및 압력에 대한 내성이 요구되는 부품 등에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

○ 현재 바이오플라스틱 시장은 환경규제가 강화된 유럽, 미국 및 일본을 중심으로 형성되어 왔다. 우리나라의 경우, 지금까지는 주로 생분해성 플라스틱에 대한 연구 및 생산에 주력하여 왔지만 앞으로는 근본적으로 재생 가능한 바이오매스를 이용한 바이오플라스틱의 연구개발이 필요하다. 향후 환경과 안전에 대한 규제가 더욱 강화될 것에 대응하여 할로겐계 난연성 플라스틱을 친환경 난연성 플라스틱으로 대체할 수 있는 기술로의 진화가 절실하게 요구된다.

저자: Masayuki Okoshi, Kenji Yao, Masato Mikami, Kazuya Yamanoi
자료유형: 학술정보