종이 코팅이 바닷속에서 생분해된다

KAIST-연세대, 붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅지 개발
바닷물에서 미생물이 분해… 111일 동안 59~82% 생분해

'녹색화학(Green Chemistry)' 백커버에 실린 붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅 종이 이미지. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 명재욱·양한슬 교수팀과 연세대 서종철 교수팀이 바닷속에서 생분해되는 종이 코팅제를 개발했다. 석유화학 필름 성분을 사용하지 않고도 기존 성능을 유지하면서 해양 플라스틱 오염 걱정도 없앨 수 있다.

17일 KAIST에 따르면, 플라스틱으로 인한 자연환경 오염 문제가 심각한 상황이며, 특히 포장재는 전체 플라스틱 소비의 30~50%를 차지해 대체재가 필요한 상황이다.

연구진이 생분해성 플라스틱인 폴리비닐알코올과 붕산으로 필름을 만들었다. 이 필름으로 종이에 코팅해 생분해성, 생체 적합성, 고차단성, 고강도를 갖는 패키징 소재를 만드는데 성공했다.

이 코팅 종이는 산소나 수증기에 우수한 차단성을 보이며 물리적 강도를 띄었다. 특히 다습한 환경에서도 높은 인장강도를 유지해 종이의 단점을 극복했다.

연구진은 개발한 코팅 종이의 지속가능성을 평가하기 위해 생분해도와 생체적합성을 심층 검증했다. 실험실에서 생분해가 일어나기 가장 어려운 환경인 해양환경을 모방하여 코팅지의 생분해도를 측정했다.

물질의 탄소 성분이 이산화탄소로 광물화 되는 정도를 전자현미경을 통해 111일 동안 분석한 결과, 해양 미생물이 코팅 소재를 분해했으며, 코팅 성분에 따라 59~82% 생분해됐다. 또한 쥐 생체 반응 실험을 통해 코팅 소재의 낮은 신경독성을 확인, 코팅 종이의 높은 생체적합성을 검증했다.

붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅 종이를 바닷물 속 미생물이 분해한다. KAIST 제공

명재욱 교수는 "붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅지는 인위적인 퇴비화 조건이나 하수처리 시설이 아닌 자연환경에서 생분해되며 저독성 물질이기 때문에 의도치 않게 버려지더라도 환경오염을 심화시키지 않아 잠재적으로 플라스틱 포장재의 지속가능한 대체재가 될 수 있다"고 설명했다. 또한 서종철 교수는 "난분해성 플라스틱 포장의 대체가 가능한 친환경 종이포장 기술"이라며, "소재 디자인, 응용, 폐기 등 기초부터 응용 전과정의 체계적인 연구 결과를 기반으로 산업적으로 응용될 것"이라고 말했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅지를 친환경 지속가능과학·기술 분야, 식품과학·기술 분야에서 권위 있는 학술지인 '녹색화학(Green Chemistry)', '식품화학(Food Chemistry)' 등에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자