[비건뉴스=최유리 기자] 식물성 원료로 제작돼 해수 환경에서 빠르게 분해되고 미세플라스틱을 남기지 않는 새로운 플라스틱 소재가 개발됐다. 기존 생분해 플라스틱의 한계를 보완한 기술로, 해양 플라스틱 오염 문제에 대한 대안으로 주목된다. 해당 연구 결과는 최근 국제학술지 미국화학회지에 실렸다.

일본 이화학연구소(RIKEN) 신물질과학연구센터(CEMS)의 아이다 다쿠조 연구진은 식물성 셀룰로오스를 기반으로 한 차세대 플라스틱을 개발했다고 밝혔다. 셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 유기물로, 자연에서 매년 약 1조 톤이 생성되는 것으로 알려져 있다.

미세플라스틱은 토양과 해양, 동식물뿐 아니라 인체 조직과 혈류에서도 검출되는 전 지구적 오염 물질이다. 문제는 생분해 플라스틱으로 분류된 소재 상당수가 해양 환경에서는 분해 속도가 매우 느리거나, 분해 과정에서 미세플라스틱을 남긴다는 점이다.

연구진은 지난해 염수 환경에서 수 시간 내 분해되는 초분자 플라스틱을 개발한 바 있다. 이 소재는 두 개의 고분자가 가역적 결합으로 연결돼 바닷물 속 염분에 의해 구조가 해체되는 방식이었다. 다만 산업적 활용 측면에서는 공정성과 내구성에 한계가 있었다.

이번 연구에서는 기존 구조를 개선해, 한쪽 고분자로 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 목재 펄프 유래 생분해 물질인 카복시메틸셀룰로오스(CMC)를 사용했다. 여기에 양전하를 띤 폴리에틸렌이미노 구아니디늄 이온을 가교제로 결합해 안정적인 네트워크 구조를 구현했다.

두 성분은 상온의 물에서 혼합만으로 결합되며, 바닷물에 노출될 경우 염분에 의해 결합이 풀리면서 빠르게 분해된다. 연구진은 저장이나 사용 중 원치 않는 분해를 방지하기 위해 표면에 얇은 보호 코팅을 적용할 수 있다고 설명했다.

초기 시제품은 투명하고 단단했으나 유리처럼 쉽게 깨지는 취약성이 있었다. 이를 해결하기 위해 연구진은 식품첨가물로 사용되는 콜린클로라이드를 가소제로 도입했다. 이 성분 역시 FDA 승인을 받은 물질이다.

콜린클로라이드의 첨가량에 따라 소재의 물성을 정밀하게 조절할 수 있었으며, 결과적으로 단단한 플라스틱부터 원래 길이의 130퍼센트까지 늘어나는 고탄성 소재까지 구현이 가능해졌다. 두께 0.07밀리미터의 얇은 필름 형태로도 제작할 수 있어 포장재 등 다양한 활용 가능성이 제시됐다.

연구진은 이 소재를 ‘CMCSP’로 명명했다. 연구진은 CMCSP가 기존 석유계 플라스틱과 유사한 강도를 유지하면서도 투명성, 가공성, 해수 분해성, 순환 재활용성을 동시에 확보했다고 설명했다. 저렴하고 검증된 생분해 성분을 사용해 상용화 가능성도 높다는 평가다.

아이다 다쿠조 연구책임자는 “자연이 매년 막대한 양으로 생산하는 셀룰로오스를 활용해, 바다에서 안전하게 분해되는 유연하면서도 강한 플라스틱을 만들었다”며 “이 기술은 플라스틱 오염으로부터 지구를 보호하는 데 기여할 것”이라고 말했다.