KITECH 생산기술 전문지

석유 기반 플라스틱은 다양한 분야에서 필수적으로 활용되고 있으나, 일회용 플라스틱의 남용, 폐기물 양산, 미세 플라스틱 문제, 자연에서 분해되지 않는 난분해성 등 환경오염의 주요 원인으로 지목되고 있다. 일회용 플라스틱의 대안으로 재활용, 생분해성 고분자 및 바이오매스 유래 고분자 등 광범위한 연구가 수행되었다.[1] 이 중 고분자 재활용은 폐기물 감소를 위한 실용적인 전략으로 떠오르고 있지만, 그 적용 범위는 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP)과 같이 널리 사용되는 고분자에 국한되어 있다.[2] 또한, 고분자 블렌드, 복합재 및 염색은 재활용에 심각한 어려움을 야기하여 전체 플라스틱 소비량 대비 재활용률이 28% 미만으로 매우 낮다.[3] 생분해성 고분자는 물질 고유의 생분해성으로 인해 기존 플라스틱의 지속 가능한 대안으로 큰 주목을 받아 왔으나, 환경적 이점에도 불구하고, 기존 상업용 플라스틱에 비해 기계적 물성 낮아 식품 포장재, 식기류 등 일부 응용 분야에서만 제한적으로 상용화되었다. 앞서 언급한 3가지 대안 중 다당류와 같은 천연 고분자로 대표되는 바이오매스 유래 고분자 역시, 석유 기반 플라스틱의 유망한 대안이지만, 생분해성 고분자와 같이 다소 제한적인 기계적 물성으로 인해 그 용도가 한정적이다. 그러나, 셀룰로스 나노크리스탈(cellulose nanocrystals, CNCs), 키토산 나노위스커(chitosan nanowhisker, CSWs) 등 셀룰로스 및 키틴에서 유래한 천연 나노필러(nanofiller)의 개발로, 환경적 이점을 유지하며, 기존 플라스틱과 유사한 기계적 성능을 보이는 천연 고분자 기반 완전 유기 나노복합체 연구가 보고되었다