화학연, 버리던 대마 속대로 생분해 플라스틱 강도 26%↑

일반 오븐 건조로 미세섬유 뭉침 억제

콩대·볏짚 등 농업 부산물 활용 기대

한국화학연구원은 김호용 박사 연구팀이 산업용 대마인 헴프(Hemp)의 줄기 폐기물에서 셀룰로오스를 추출해 생분해 플라스틱 보강재로 활용하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. ⓒ한국화학연구원

버려지던 대마 속대로 생분해 플라스틱의 강도를 26% 이상 높이는 기술이 개발됐다.

한국화학연구원은 김호용 박사 연구팀이 산업용 대마인 헴프(Hemp)의 줄기 폐기물에서 셀룰로오스를 추출해 생분해 플라스틱 보강재로 활용하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

전분(TPS)과 PBAT를 섞은 생분해성 필름은 땅에서 분해가 가능해 친환경 포장재와 농업용 멀칭 필름으로 주목받지만 쉽게 찢어지고 수분에 약하다는 한계가 있다.

셀룰로오스를 미세섬유로 만들어 넣으면 강도를 높일 수 있지만 기존 목화나 펄프 원료는 미세화와 가공 과정에서 비용이 많이 든다.

연구팀은 대마 껍질을 섬유로 사용하고 남는 속대에 주목했다. 속대는 대마 줄기 무게의 약 70%를 차지하지만 활용도가 낮았다.

연구팀은 대마 속대에서 얻은 셀룰로오스의 수분 함량을 조절하고 표면에 알킬케텐다이머(AKD)를 처리해 미세섬유끼리 뭉치는 현상을 줄였다. 이를 통해 값비싼 동결건조나 분무건조 대신 일반 오븐 건조만으로 미세섬유 구조를 유지했다.

이 기술을 적용한 대마 속대 셀룰로오스를 전분·PBAT 필름에 10% 섞은 결과 필름 강도가 26.2% 향상됐다. 기존 방식으로 건조한 미세섬유를 넣었을 때 강도 향상 폭은 1.5%에 그쳤다.

수증기와 산소 투과량도 각각 17%, 9% 줄어 수분과 공기를 차단하는 성능도 개선됐다.

연구팀은 향후 콩대와 볏짚 등 다른 셀룰로오스계 농업 부산물로 기술 적용 범위를 확대할 계획이다.

김호용 화학연 박사는 “농업 부산물의 고부가가치화 성과”라고 말했다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 지난 7월 게재됐다.