대나무, 사탕수수로 플라스틱보다 우수한 일회용 용기재료 개발
버려진지 60일만에 완전 분해...생산비용 비싼게 유일한 단점

지난해 11월 17일 중국에서 그동안 볼 수 없었던 신종 폐렴 증상을 보이는 환자가 나타나기 시작했다. 이렇게 시작된 코로나19가 1년 가까이 장기화되면서 예상 밖의 부작용이 나타나고 있다. 감염 확산을 막기 위해 사회적 거리두기가 실시되면서 다양한 플라스틱 용기 사용이 급증한 것이다. 이 때문에 코로나19가 종식되더라도 플라스틱 폐기물 때문에 오랜 동안 몸살을 앓을 것이라는 예측들이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 재료과학자들이 식물을 이용해 분해속도가 빠른 재료를 만드는데 성공해 주목받고 있다.

미국 노스이스턴대 기계·산업공학과 연구팀은 사탕수수와 대나무를 이용해 편리함이나 기능성을 희생하지 않아도 되는 일회용 용기를 만드는데 성공했다. 특히 기존 플라스틱이나 생분해성 고분자물질들과 달리 분해되는데 수 백년이 걸리거나 고온이 필요하지 않고 분해되는데 60일 밖에 걸리지 않는 것으로 알려졌다. 이 같은 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘매터’ 13일자에 실렸다.

연구팀은 식품산업 폐기물 중 하나로 사탕수수 펄프로 알려져 있는 ‘바가세’(bagases)와 대나무에 주목했다. 짧고 두꺼운 바가세 섬유와 길고 얇은 대나무 섬유를 엮어 촘촘하게 만든 뒤 식품 산업에서 많이 쓰이는 친환경 화학물질 ‘알킬케텐다이머’(AKD)를 첨가했다. 이를 통해 기계적으로는 안정적이고 튼튼하면서 기름기나 내수성을 높였다. 이를 통해 뜨겁거나 차가운 음식을 담아도 문제가 없는 것으로 확인됐다.

더군다나 생분해 속도도 이전 기술과 비교할 수 없을 정도로 빠르게 분해될 수 있다는 장점을 갖고 있다. 실제로 연구팀은 이번 재료로 컵과 식기류를 만들어 사용한 다음 땅 속에 묻고 분해과정을 관찰했다. 이번에 개발한 재활용 물질은 땅 속에 들어간지 30~45일부터 분해되기 시작해 60일 이후에는 완전히 형태를 잃는 것이 확인됐다.연구팀이 개발한 플라스틱 대체 물질은 시중에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 용기보다 이산화탄소 배출량이 97% 낮고, 종이나 다른 생분해성 플라스틱보다도 이산화탄소 배출량이 65%나 적은 것으로 확인됐다. 그렇지만 문제는 컵을 만들 때 기존의 생분해성 플라스틱을 사용할 때보다는 생산비용이 절반 수준이지만 전통적인 플라스틱 컵보다는 여전히 비싸다는 점이다. 연구팀은 생산비용을 낮추기 위해 제조공정을 효율화시키는 것을 다음 단계 연구 목표로 삼고 있다.

주 홍리 노스이스턴대 교수(생체모방학)는 “1회용 용기는 저렴하고 편리하기 때문에 사람들에게 이를 전면 사용금지시킬 수는 없는 것이 현실”이라며 “이번에 개발한 일회용 용기 물질은 분해 속도가 빨라 환경 오염도 덜 시킬 수 있을 뿐만 아니라 일회용 용기로써도 손색이 없는 만큼 현재 쓰이는 플라스틱을 충분히 대체할 수 있을 것으로 본다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr