KAIST, 재활용·산소차단 가능한 고기능성 플라스틱 개발

‘플라스틱 순환 경제’ 산소차단 고기능성 고분자 소재와 화학적 재활용 과정.(KAIST 제공)/뉴스1

플라스틱에 의한 해양 생태계 파괴가 시급히 해결해야 할 세계적인 문제로 대두되고 있는 가운데, 국내 연구진이 재활용이 가능하고 산소가 차단되는 플라스틱을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 화학과 홍순혁 교수와 최경민 연구원(박사과정)이 탄소중립 순환 경제 사이클을 구현할 수 있는 화학적 재활용 가능 신규 고기능성 고분자 소재를 개발했다고 27일 밝혔다.

연구팀은 화학적 재활용 재료 합성이 가능하고 내수성과 내열성이 우수한 고분자를 개발하기 위한 시스템 구현에 제약이 많다는 이중결합 상호교환 고분자화 반응의 오래된 난제를 푸는 연구를 거듭했다.

연구팀은 이산화탄소를 고정해 합성 가능한 카보네이트 작용기를 활용, 정교한 분자적 디자인 및 설계로 해결함으로써 화학적 재활용이 가능한 새로운 고분자 소재를 개발하는 데 성공했다.

개발된 소재는 산소 함유 작용기를 풍부하게 가지고 있는 구조적 특성이 있어서 높은 산소 차단성을 보이며 산·염기 조건에서도 높은 내구성을 보였다.

또 고분자 상태에서 300도 이상의 높은 열안정성을 가지고 있어 프레스 성형이나 용액 주조 등 다양한 방식으로 가공할 수 있다.

이러한 특성의 재활용 가능한 신소재는 식품 또는 의약품 포장에서부터 디스플레이, 반도체 소자 등 고부가가치 재료로 활용될 수 있다.

연구팀은 개발한 소재를 촉매적 분해 반응을 통해 원재료 물질 또는 고부가가치 화합물로 완벽에 가까운 수율로 재활용할 수 있음을 확인했다.

이 소재는 산화 반응을 통해서도 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 등 합성 섬유와 플라스틱 재료나 의약품 합성의 원천물질 등으로 재활용이 가능함을 보였다.

홍순혁 교수는 “기초화학적 분자 및 촉매의 정교한 디자인 및 합성 연구는 플라스틱 공해 문제를 해결하는 원천 기술을 제공하고 지속가능한 미래를 위한 혁신 소재 개발의 중요한 기반이 될 것으로 기대된다“고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘켐’에 지난 21일 게재됐다.

(대전ㆍ충남=뉴스1)