[스크랩] [유리 넘보는 플라스틱]강철만큼 단단하고 유리처럼 투명한… `수퍼 플라스틱`, 콜라병 중 3분의 1은 ‘썩는 플라스틱’

콜라병 중 3분의 1은 ‘썩는 플라스틱’

인류의 삶에 혁신적인 변화를 가져다준 플라스틱. 하지만 썩지 않는 플라스틱이 땅과 바다를 떠돌며 동·식물은
물론 인류까지 위협하고 있다. 과학자들은 오염된 지구를 구하기 위해 기존의 플라스틱을 대체할 ´썩고 분해되는 플라스틱´을 만들고 있다.
옥수수나 우유를 원료로 한 플라스틱 등 상식을 깨는 플라스틱이 속속 등장하고 있다.

• 박건형 기자　
• 편집=이소정

입력 : 2016.09.05 10:34

[기업들도 제품에 활용 잇따라]
　

인류의 역사를 도구의 소재를 기준으로 석기·청동기·철기로 나눈다면 우리는 지금 플라스틱의 시대에 살고 있다. 1869년 미국에서 개발된 플라스틱은 불과 150년 만에 우리 삶을 완전히 점령했다. 옷과 포장재, 음료수병은 물론 항공기와 우주선 소재까지 플라스틱으로 만든다.

하지만 생활을 풍요롭게 만든 플라스틱 때문에 인류는 위기를 맞고 있다. 플라스틱 원료인 석유가 고갈되고, 썩지 않는 플라스틱이 땅과 바다를 떠돌며 동·식물은 물론 인류까지 위협하고 있다. 과학자들은 오염된 지구를 구하기 위해 새로운 플라스틱을 만들고 있다. 옥수수나 우유를 원료로 한 플라스틱 등 상식을 깨는 플라스틱이 속속 등장하고 있다.

썩고 분해되는 플라스틱

옥수수·사탕수수·콩 등 녹말
물에 용해한 뒤 압축해 만들어
일정 시간 지나면 미생물이 분해

우유 단백질 ‘카제인’ 이용한
먹을 수 있는 식품 포장재 개발
이산화탄소 화합물 활용하기도

과학 전문지 ‘사이언티픽 아메리칸’ 최신호에 따르면 지난해 전 세계적으로 3억t에 이르는 플라스틱이 생산됐다. 팀 로지 미국 미네소타대 교수는 인터뷰에서 “엄청난 양도 문제지만 대부분이 일회용품인 게 더 큰 문제”라며 “포장재는 86%가 단 한 번만 사용된 뒤 버려진다”고 말했다. 실제 비닐봉지 같은 플라스틱은 최소 수백년에서 1만년까지 썩지 않는다. 과학자들이 주목하는 플라스틱 문제의 해결법도 여기에 있다. 썩거나 스스로 분해되는 플라스틱을 만들어내는 것이다.

현재 가장 많은 과학자와 기업이 매달리고 있는 분야는 옥수수·사탕수수·콩 등으로 만드는 ‘바이오 플라스틱’이다. 플라스틱은 여러 사슬로 이어진 ‘고분자’ 구조를 갖고 있다. 바이오 플라스틱은 식물 속 녹말을 물에 용해시킨 뒤 압축해 플라스틱처럼 다양한 형태로 만든다. 성질은 플라스틱과 비슷하지만, 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 분해돼 물과 이산화탄소가 된다.

이상엽 한국과학기술원(KAIST) 특훈교수. /조선일보 DB

미생물을 바이오 플라스틱 생산에 활용하는 방법도 있다. 이상엽 한국과학기술원(KAIST) 특훈교수는 지난 3월 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 “대장균의 유전자를 조작, 대장균이 식물 성분을 먹고 플라스틱을 생산하게 했다”고 발표했다. 이 교수는 “대장균의 유전자를 조절하면 다양한 기능성 플라스틱을 만들 수도 있다”고 말했다. 차형준 포스텍 교수는 지난달 온난화를 유발하는 온실가스인 이산화탄소를 물과 반응시켜 플라스틱의 원료인 탄산화합물을 만들어냈다. 차 교수는 “탄산화합물은 인공뼈로 사용할 수 있다”고 말했다.

플라스틱 대체물질 연구도 활발하다. 미국 농무부 동부지역 연구센터는 21일(현지 시각) 우유 단백질인 ‘카제인’을 이용해 잘 분해되면서 먹을 수도 있는 식품 포장재를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 우유에서 추출한 카제인에 레몬과 라임 껍질 등에서 추출한 탄수화물인 펙틴을 섞어 투명한 필름을 만들었다. 이 필름은 산소를 거의 투과시키지 않기 때문에 식품 변질을 막을 수 있다. 연구팀은 3년 내에 이 포장재를 실제 식품 포장용으로 양산할 계획이다.

기업들도 적극적으로 뛰어들어

이런 연구 성과는 실제 산업에 빠르게 적용되고 있다. 코카콜라와 펩시 등의 음료 기업들은 바이오 플라스틱을 음료수병에 30%가량 섞어 쓰고 있다. 삼성전자는 2014년부터 TV와 가전 액세서리 포장재로 바이오 플라스틱을 사용한다. 자동차 업체 포드는 차체에 바이오 플라스틱을 사용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 친환경 소재를 사용하면서 이미지를 개선하려는 노력이다.

아예 바이오 플라스틱 제조를 미래 산업으로 육성하는 업체도 있다. 국내에서는 CJ제일제당과 SK케미칼이 대표적이다. 유럽 바이오플라스틱협회는 최근 “2025년이면 바이오 플라스틱이 전체 플라스틱 시장의 10% 이상을 차지하게 될 것”이라며 “자동차부터 가전에 이르기까지 다양한 분야에 확산될 것”이라고 전망했다.

하지만 기존 플라스틱을 모두 대체하기 위해서는 넘어야 할 장벽이 있다. 이덕환 서강대 화학과 교수는 “바이오 플라스틱은 쉽게 분해되지만, 강도가 기존 플라스틱보다 약하기 때문에 활용 분야가 제한적”이라면서 “대장균을 이용한 플라스틱은 의료용 등 특수한 목적의 플라스틱 생산에 적합하지만 대량 생산 시스템이 아직 개발되지 않았다”고 말했다.

강철만큼 단단하고 유리처럼 투명한… '수퍼 플라스틱'

최근 화학업계가 집중 개발하고 있는
‘수퍼 엔지니어링 플라스틱’ 중에서는 투명한 데다 강철만큼 단단하면서
구부러지기까지 하는 이른바 ‘만능 플라스틱’이 나오고 있다.

• 윤형진 기자　
• 편집=이소정

입력 : 2016.10.08 07:59

[유리 넘보는 플라스틱]

건물 창(窓), 스마트폰 화면, 화장품 용기….

유리 소재가 장악했던 영역에 첨단으로 무장한 플라스틱 소재들이 도전장을 내밀고 있다. 최근 화학업계가 고(高)부가가치 제품으로 집중 개발하고 있는 ‘수퍼 엔지니어링 플라스틱’ 중에서는 투명한 데다 강철만큼 단단하면서 구부러지기까지 하는 이른바 ‘만능 플라스틱’도 나오고 있다. 업계에선 “투명한 고기능성 플라스틱이 지금 속도로 진화하면 머지않아 기존 유리를 완전 대체할 수도 있을 것”이라고 전망한다. 전통 유리 소재 기업들은 기존 유리보다 훨씬 더 튼튼한 강화유리를 제작해 맞서고 있다.

쏟아져 나오는 高기능성 투명 플라스틱들

투명하면서도 잘 깨지지 않는 플라스틱이 유리의 영역을 넘본다. 돌돌 말아서 갖고 다닐 수 있는 유연 화면 가상도, 스마트폰 디스플레이용 CPI 필름. /코오롱인더스트리 제공

화학·소재 업체인 코오롱인더스트리는 최근 ‘투명 폴리이미드(CPI) 필름’을 개발, 2018년부터 양산을 시작한다고 밝혔다. CPI는 투명하면서도 깨지지 않는 데다 반으로 접어도 흠집이 나지 않는 고기능성 플라스틱으로 필름 형태로 만들면 스마트폰 디스플레이의 유리를 대체할 수도 있다. 코오롱 관계자는 “CPI 필름은 이르면 내년 말부터 양산될 ‘둘둘 말거나 접을 수 있는(플렉서블) 스마트폰’의 핵심 소재가 될 것”이라고 말했다.

LG화학이 생산하는 투명 플라스틱인 ‘산(SAN)’은 기존 플라스틱보다 내열성·내구성을 크게 높인 소재다. 뜨거운 물을 담을 수도 있고, 어지간하면 잘 깨지지도 않아 유리병 대신 쓸 수 있는 소재로 각광받는다. 이 때문에 주로 음식을 담는 밀폐 용기, 화장품 용기 등 생활용품 소재로 쓰인다.

태양광 발전에서도 고기능 플라스틱발(發) 혁명이 기대된다. 가장 효율적인 가정용 태양광 발전은 집 유리창을 모두 집광판으로 만드는 것이다. 기존의 태양광 패널은 폴리실리콘으로 만들어 푸른색을 띠기 때문에 집 유리창으로 부적합했다. 하지만 지난해 미국 미시간주립대의 리처드 런트 교수는 고기능 플라스틱을 활용해 유리처럼 투명한 태양광 발전용 패널을 개발했다.

런트 교수는 “빌딩 유리창을 모두 이 소재로 쓴다고 가정하면 상당한 전기를 만들어낼 수 있다”고 말했다.

화학업계의 이 같은 ‘유리 시장’ 공세에 기존 유리 업체들은 강화유리 개발에 적극 나서고 있다. 미국 기업 코닝은 강화유리 제품인 ‘고릴라글래스5’를 개발, 삼성전자 갤럭시노트7의 디스플레이용 커버로 납품했다. 코닝은 “유리 소재이지만 1.6m 높이에서 떨어져도 80%의 확률로 깨지지 않는다”고 발표했다. 코닝 측은 “앞으로 유리의 유연성을 높인 특수 유리를 개발해 플렉서블 디스플레이 시장의 성장에 대응할 것”이라고도 밝혔다.

유리·플라스틱 ‘투명 전쟁’…관련 시장 4년 새 5배 커져

/삼성전자, LG디스플레이 제공

종이처럼 접을 수 있는 플라스틱
스마트폰 화면·화장품 용기서
태양광 발전 패널까지 도전장

화학·소재 기업들 총력전
전통유리 소재 기업들은
더 단단한 강화유리로 맞서

플라스틱이 이처럼 적극적으로 유리 시장에 공세를 퍼붓는 건 그만큼 ‘돈이 된다’고 보기 때문이다. 코오롱의 투명 CPI 필름과 코닝의 특수유리가 각축을 벌일 것으로 예상되는 ‘플렉서블 디스플레이’ 시장이 대표적이다. 플렉서블 디스플레이는 휘어진 채로 고정된 곡면(曲面) 디스플레이보다도 한 단계 더 나아간 것으로 아예 화면을 종이처럼 둘둘 말거나 접을 수 있도록 만든 것이다. 30인치가 넘는 대형 화면도 말거나 접으면 크기가 확 작아지기 때문에 갖고 다니기 편리하다.

미국 시장 조사 기관 IHS는 플렉서블 디스플레이 시장 규모가 올해 37억달러에서 2020년 155억달러(약 17조원)까지 성장할 것이라고 내다봤다. 삼성디스플레이·LG디스플레이는 물론 중국 디스플레이 업체들도 올해부터 해당 제품 개발에 나선 상태다.

화학업계 관계자는 “투명하면서 깨지지 않는 소재는 건축 자재부터 생활용품까지 거의 전 산업 분야에서 활용될 수 있다”며 “시장을 선점하기 위해 화학·소재 기업 대부분이 총력전을 펴고 있는 형국”이라고 말했다.

출처 : 학성산의 행복찾기

글쓴이 : 학성산 원글보기

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