일회용 플라스틱 남용으로 인한 환경문제가 심각해지고 있는 가운데 합성플라스틱 필름으로 만드는 라면 봉지 등 식품포장재를 대체할 수 있는 생분해 투명필름이 개발됐다.
울산대 첨단소재공학부 진정호 교수팀은 목재 펄프로부터 얻어진 천연고분자 셀룰로스를 이용해 물에 잘 젖지 않으면서도 생분해가 가능한 식품포장용 투명필름을 개발했다고 16일 밝혔다.
이번 연구는 기존 합성플라스틱 기반의 식품포장재와는 달리 천연소재인 셀룰로스 나노섬유(나노셀룰로스)를 사용해 식품 선도 유지에 필수적인 산소 차단성을 높이고, 물에 잘 젖지 않으면서 생분해가 가능하다는 점에서 주목을 받고 있다.
연구 결과는 유기고분자화학 분야 상위 학술지인 '카보하이드레이트 폴리머(Carbohydrate Polymers, IF:7.182)' 12월호에 게재됐으며, 관련 특허를 출원 중이다.
일상에서 흔히 접하는 라면 포장재는 외부 산소나 수분의 침투에 의한 식품의 산패를 방지하기 위해 PET, OPP 등 합성플라스틱 필름에 알루미늄 금속박막을 덧씌운다. 이로 인해 재활용이 불가하고 소각 과정에서 미세먼지, 유독가스 등 다량의 유해 물질이 발생하고 있다.
이에 따라 기존 합성플라스틱 포장재를 대체할 수 있는 소재 연구가 국내외적으로 활발히 진행되고 있고, 나노셀룰로스를 활용하는 연구가 이루어지고 있다.
하지만 나노셀룰로스는 셀룰로스 소재 자체의 높은 친수성으로 인한 코팅 안정성의 문제와 더불어 코팅의 형태로 제작 시 여전히 합성플라스틱 필름을 사용한다는 한계가 있다.
진 교수팀은 이 한계를 극복하기 위해 수중대향충돌 방식으로 나노셀룰로스를 대량 제조해 나노셀룰로스 투명필름을 제작했다. 셀룰로스는 친수성이 강하기 때문에 물에 잘 젖지 않도록 가정용 프라이팬 표면에 적용된 것과 유사한 발수/발유 코팅박막을 적용, 물에 약한 성질을 보완하면서도 생분해가 가능하도록 했다.
진 교수는 “이번에 개발한 나노셀룰로스 투명복합필름은 물속에서 20분 이상의 내수성을 유지하면서도 효소 생분해 시험에서 생분해가 될 수 있고 식품 선도 유지에 필수적인 산소차단 성능도 기존 합성플라스틱 필름 못지않게 우수했다”며 “기술 보완과 대량 생산을 위한 후속연구로 상용화할 계획”이라고 밝혔다.
한편 이 연구는 한국산업기술평가관리원 ‘산업핵심기술개발사업’과 한국연구재단 ‘중견연구자지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.