October 17,2019

생분해성 플라스틱, 이산화탄소 저감에 큰 효과

제40회 한림심포지엄서 김현중 교수 주장

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인류에게 편리함과 풍요로움을 가져다준 플라스틱이지만 지나친 의존으로 인해 지구촌은 플라스틱 폐기물의 범람으로 몸살을 앓고 있다. 최대의 장점인 썩지 않는 성질이 오히려 약점이 됐고 문명생활의 효자에서 환경오염의 주범으로 입장이 바뀐 것.

그럼에도 불구하고 인류의 생활에 너무 깊숙이 들어와있는 플라스틱. 아직도 그 생산은 멈추지 않고 있다. 플라스틱으로 뒤덮이는 지구촌을 구해낼 방법은 없는 것인가? 그 해답은 바로 일정 기간이 지나면 저절로 분해돼 사라지는 ‘생분해성 플라스틱’ 재료이다.

24일(금) 오후 2시 서울대 75-1동 203호에서 ‘저탄소 녹색성장을 위한 바이오매스 기반 소재의 연구 동향 및 전망’을 주제로 열린 제40회 한림심포지엄에서는 현재 활발하게 연구되고 있는 ‘생분해성 플라스틱’에 대한 전문가들의 설명이 있었다.

90~180일이면 분해 가능, 소각 필요 없어

김현중 서울대 교수는 ‘저탄소 녹색성장을 위한 바이오매스 기반 바이오복합재료의 최근 연구 동향 및 전망’을 주제로 생분해성 플라스틱의 최신 연구 동향을 발표했다.

김 교수는 “현재 우리는 플라스틱이 없는 세상을 상상할 수 없는 환경에 살고 있다”며 “플라스틱의 특성을 보다 향상시키기 위해 등장한 섬유강화 플라스틱 또는 고분자 복합재료는 선박, 자동차, 레저, 국방, 우주항공 등 다양한 분야에 쓰이지만 자연 친화적이 아니어서 환경오염의 한 원인이 되고 있다”고 말했다.

이에 따라 “현재 선진국들은 환경에 대한 시대적 요구와 함께 점점 고갈되어 가는 석유를 바탕으로 하는 소재를 자연계에서 값싸고 풍부하게 얻을 수 있는 천연자원을 바탕으로 하는 친환경 소재로 대체하려고 애쓰고 있다”고 밝혔다.

김 교수에 따르면 현재 석유화학계가 개발한 고분자 재료들로 인해 우리 인류가 편리한 생활을 누리고 있지만 대부분의 고분자 재료, 즉 플라스틱류들의 제품들은 비분해성으로 폐기물이 될 경우, 환경오염의 주범이 된다는 것.

일례로, 폐타이어의 숫자는 지구촌 인류의 숫자의 절반에 해당할 정도로 많기 때문에 이런 폐기물을 처리하는 것이 큰 과제가 되고 있다.

선진국들은 자연 순환적이며 지속가능성 천연소재를 사용하는 바이오 복합재료를 이미 10여 년 전부터 많은 관심을 갖고 꾸준한 투자와 연구개발을 수행해왔다. 그 이유는 환경오염의 방지와 지구온난화 대응을 위한 신소재 개발의 중요성 때문이다.

최근에 연구되고 있는 생분해성 플라스틱 재료가 바로 그것. 이 생분해성 플라스틱은 90~180일이면 분해가 가능하기 때문에 태울 필요가 없어 이산화탄소 저감에도 매우 효과적이라는 설명.

김 교수는 “물론 생분해성 플라스틱도 공장에서 생산시, 어느 정도 이산화탄소를 배출하지만 기존의 비분해성 플라스틱 재료와는 비교도 안 될 정도로 훨씬 저감 효과가 뛰어나다”고 밝혔다.

이런 바이오매스 기반의 소재들은 기존의 석유 기반 소재를 대체, 온실가스 배출 등과 같은 환경부하를 저감하고 국제적인 환경규제 강화에 대응하는 차세대 성장 동력으로 각광 받을 전망이다. 또 현재 일본과 유럽의 주요 선진국들을 중심으로 연구가 진행되는 가운데 우리나라에서도 연구가 활발하게 진행되고 있다.

자동차 바디에도 사용 가능

바이오 생분해성 재료는 자동차 바디, 디카, PC 등과 같은 내구성을 요하는 제품들의 외장재에도 쓰인다고 김 교수는 설명했다.

김 교수는 “최근 들어 PLA나 PBS 등과 같이 완전히 생분해가 가능한 고분자 수지에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있다”며 “이 가운데 옥수수 전분으로부터 많은 연구개발 과정을 거쳐 상업화된 PLA는 현재 그 사용량의 증가와 함께 가격이 크게 낮아지고 있다”고 말했다.

PLA에 천연섬유를 도입해 제조된 친환경 바이오복합재료는 현재 전자제품, 자동차부품 등으로 응용이 확대되고 있는 가운데 옥수수로 만든 휴대폰 케이스도 있고 건축내장 재료에도 생분해성 플라스틱이 쓰인다는 것.

이 생분해성 플라스틱 제품들은 기존의 것들과 내구성은 비슷하지만 폐기될 경우, 일정 시간이 지나면 스스로 분해되므로 태울 필요가 없어 이산화탄소 배출의 저감이 가능하다. 이런 나노바이오재료를 이용한 제품들이 미래의 그린라이프 시대를 열어갈 신개념의 재료들이다.


우리나라 역시 이 바이오플라스틱의 중요성을 인식, 지난 1993년부터 바이오매스를 기반으로 한 바이오플라스틱 분야를 선도기술개발사업으로 진행하고 있지만 산업기반과 연구 시설 및 인력 등이 매우 열악한 상황이다.

김 교수는 “현재 사회적 이슈가 되고 있는 지구온난화와 석유자원의 고갈, 천연자원의 공급과 지속가능성, 그리고 환경에 대한 사회적 인식의 변화는 환경 친화적인 새로운 플라스틱을 요구하고 있다”며 “바이오매스 기반 소재를 차세대 성장 동력으로 육성키 위한 종합적인 대책 마련이 시급한 실정이다”고 말했다.

천연섬유 경작과정에서 이산화탄소 대량 흡수

한편, ‘자연순환형 바이오섬유강화 그린복합재료’로 발제한 조동환 금오공대 교수는 자연순환형 천연섬유에 대해 설명했다.

조 교수는 “천연섬유는 자연에서 완전히 생분해가 가능하며 비중이 1.1-1.5 정도로 현재 산업용으로 널리 사용되고 있는 유리섬유의 약 50-60% 정도밖에 되지 않기 때문에 이를 플라스틱에 적용했을 때, 제품의 경량화와 함께 친환경화를 추구할 수 있다”고 설명했다.

조 교수의 설명에 따르면 비중이 낮다는 원인은 동일중량의 제품을 제조할 경우, 저렴한 천연섬유를 더 많이 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 천연섬유는 경작과 성장과정에서 대기에 존재하는 많은 양의 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하기 때문에 지구온난화 방지에 기여한다는 것.

일례로, 케나프(Kenaf, 양마)의 경우, 식물경작지 1헥타르의 면적이 재배 한 주기 동안 약 30~40톤의 이산화탄소를 흡수할 수 있는 것으로 알려져 있다. 

조 교수는 “천연섬유는 유리섬유나 합성섬유와 달리 재활용이 가능하고 사용 후 소각 시에도 대기 중의 이산화탄소 농도를 증가시키지 않는다”며 “대량의 천연섬유를 경작하는 과정에서 이산화탄소의 감소에 크게 기여, 이를 ‘저탄소 녹색자원’이라고 불러도 지나치지 않다”고 말했다.

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