환경호르몬 유발 물질 포함 ‘석유 폴리카보네이트’ 대체 가능 英왕립화학회 ‘그린케미스트리’ 10월 표지논문·2019년 주목할 논문 선정 김기곤 ▲ 울산 바이오화학센터 연구진이 개발한 바이오 폴리카보네이트의 대면적 필름 ▲ 한국화학연구원 바이오화학연구센터 연구진(왼쪽부터 박슬아 연구원, 박제영 박사, 전현열 박사, 황성연 센터장, 오동엽 박사) 국내 연구진이 일본이 독점하고 있는 ‘바이오 폴리카보네이트’를 개발하며 국산화에 나섰다. 한국화학연구원은 울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사가 식물성 성분인 아이소소바이드와 나노셀룰로오스를 이용해 바이오 폴리카보네이트를 개발했다고 15일 밝혔다. 바이오 폴리카보네이트는 인체에 유해한 BPA가 포함된 폴리카보네이트의 대안으로 주목받았다. 그러나 식물에서 추출한 원료로 만들다보니 시장성과 고기능성 플라스틱의 특성(투명성·고강도·충격성)을 만족하기 어려웠다. 현재 상용화에 성공한 건 일본의 미쓰비시케미컬이 유일하다. 이러한 상황에서 울산 바이오화학연구센터 연구진이 아이소소바이드에 보강재 역할을 하는 나노셀룰로오스를 섞어, 석유 폴리카보네이트보다 뛰어난 바이오 폴리카보네이트를 만드는 데 성공한 것이다. 울산 바이오화학연구센터 박제영 박사는 “바이오플라스틱은 물성이 떨어지고 가격이 비싸다는 편견을 깨고 싶었다”면서 “식물성 원료 간의 시너지를 극대화해 석유 플라스틱보다 우수한 플라스틱을 개발했다”고 말했다. 이를 통해 바이오플라스틱의 한계점으로 지적됐던 강도와 투명도 등 플라스틱의 특성이 크게 개선됐다. 특히 인장강도(튼튼한 정도)에서는 93MPa(메가파스칼)을 기록해 일본 미쓰비시케미컬 바이오 폴리카보네이트의 인장강도(64~79MPa)보다 훨씬 튼튼했다. 이는 현존하는 석유 및 바이오 폴리카보네이트를 통틀어 가장 높은 수치다. 또 플라스틱의 투명도를 나타내는 투과율도 매우 높은 수준으로 93%를 기록했다. 또 장시간 자외선에 노출되더라도 변색될 우려가 없다. 바이오 폴리카보네이트에는 석유 폴리카보네이트와 달리 벤젠고리가 없기 때문이다. 이에 따라 자동차 선루프 및 헤드램프, 고속도로 투명 방음시설, 스마트폰과 같은 전자기기 외장재 등 산업용 소재로 사용될 수 있어 기존 폴리카보네이트를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 이에 대해 한국화학연구원 오동엽 박사는 “쥐를 이용한 염증실험에서 독성이 낮은 것으로 나왔다”면서 “영유아들이 입에 가져다대도 안전해 장난감, 젖병, 유모차 소재뿐만 아니라 임플란트와 인공뼈 소재로도 개발 수 있다”고 설명했다. 이번 연구결과는 녹색화학분야 최고권위지인 영국왕립화학회 ‘그린케미스트리’ 10월호에 ‘고도로 분산된 셀룰로오스 나노결정을 이용해 시너지화된 강화 투명 바이오 폴리카보네이트 나노복합체의 제조’라는 제목으로 전면 표지논문에 게재됐다. 또 209년 주목할 논문(Hot Article)에도 선정됐다. 황성연 바이오화학연구센터장은 “폐플라스틱 문제, 케모포비아 현상 등으로 플라스틱에 대한 불안감이 확산되고 있다”면서 “하지만 플라스틱은 일상생활에 없어서는 안되는 소재인 바, 국민들이 안심하고 쓸 수 있는 바이오플라스틱을 국내 독자기술로 개발하겠다”고 말했다. 이번 연구는 산업통상자원부 바이오화학소재 공인인증센터 구축사업과 한국화학연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.
울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사가 ‘바이오 폴리카보네이트’를 개발하여 영국왕립화학회 ‘그린케미스트리’ 10월호에 논문이 실렸으며, 이 소재는 염증실험에서 독성이 낮은 것으로 나타나 향후 장난감, 젖병, 유모차, 임플란트와 인공 뼈 소재로도 활용될 것으로 보인다.