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국내 연구진이 음료수병에 널리 쓰이는 페트(PET)를 대체하는 친환경 바이오플라스틱을 생산하는 데 필수적인 고효율 촉매를 개발하는 데 성공했다. 이르면 내년부터 본격적으로 성장할 것으로 예측되는 바이오플라스틱 시장을 선점하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

한국화학연구원은 바이오화학연구센터 차현길·황성연 선임연구원과 유혜진 연구원, 김경안 전문원팀이 유력한 페트 대체용 바이오플라스틱인 ‘페프(PEF)’의 원료를 대량생산하는 촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.

PEF는 유럽바이오플라스틱과 노바 연구소 등이 2020년부터 시장에 진입해 점차 PET를 대체할 것으로 전망한 유력한 바이오플라스틱이다. PET와 맞먹는 수준으로 가스 투과를 막고 열에도 잘 견뎌 탄상음료용기나 식품포장재 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대되고 있다.

그동안 PEF는 원료를 얻기가 어려워 널리 활용되지 못했다. 에틸렌글리콜과 2,5-FDCA라는 대표적인 두 원료를 합성해 만드는데, 이 가운데 2,5-FDCA를 효율적으로 생산하기가 어려웠다. 보통 목재에서 유래한 물질을 변환해 합성했는데, 이 과정에서 다른 부산물도 많이 생성돼 효율이 떨어졌다. 따라서, 원하는 2,5-FDCA만을 얻는 기술이 전세계적으로 널리 연구되고 있었다.

화학연은 게나 새우 등 갑각류의 껍데기에 많이 포함된 ‘키토산’을 이용해 목재 유래 물질에서 2,5-FDCA만 변환시킬 수 있는 효율 좋은 촉매를 완성했다. 연구팀은 키토산을 이용한 탄소 지지체에 급속입자를 결합시켰다. 이렇게 만든 촉매는 110도의 고온에서 목재 유래물질을 2,5-FDCA로 변환하는 효율이 99%로 매우 높았고, 재사용도 가능했다. 더구나 키토산을 원료로 해 가격도 기존의 금이나 납 촉매보다 훨씬 쌌다.

차 선임연구원은 “바이오매스 폐자원을 활용해 제조한 바이오플라스틱으로 상업화가 충분히 가능하다”며 “플라스틱 폐기물 저감에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 촉매 분야 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 지속가능화학 및 공학’ 2월호에 발표됐다.

[윤신영 기자 ashilla@donga.com]