라면봉지도 친환경으로…식품포장용 생분해 투명필름 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 일회용 플라스틱 남용으로 인한 환경문제가 심각해지고 있는 가운데 라면 봉지 등 합성플라스틱으로 만드는 식품포장재를 대체할 수 있는 생분해 투명필름이 개발됐다.

울산대학교 첨단소재공학부 진정호 교수 연구팀은 목재 펄프로부터 얻어진 천연고분자 셀룰로스를 이용해 물에 잘 젖지 않으면서도 생분해가 가능한 식품포장용 투명필름을 개발했다고 16일 발표했다.

기존 합성플라스틱 기반의 식품포장재와는 달리, 천연소재인 셀룰로스 나노섬유(나노셀룰로스)를 사용해 식품 선도 유지에 필수적인 산소 차단성을 높이고, 물에 잘 젖지 않으면서 생분해가 가능한 새로운 소재다.

연구 결과는 유기고분자화학 분야 국제 학술지인 '카보하이드레이트 폴리머(Carbohydrate Polymers)' 12월호에 게재됐으며, 관련 특허를 출원 중이다.(논문명: Transparent, water-stable, cellulose nanofiber-based packaging film with a low oxygen permeability)

일상에서 흔히 접하는 라면 포장재는 외부 산소나 수분의 침투에 의한 식품의 산패를 방지하기 위해 PET, OPP 등 합성플라스틱 필름에 알루미늄 금속박막을 덧씌운다. 이로 인해 재활용이 불가능하고 소각 과정에서 미세먼지, 유독가스 등 다량의 유해 물질이 발생한다.

이에 따라 기존 합성플라스틱 포장재를 대체할 수 있는 소재 연구가 국내외적으로 활발히 진행되고 있고, 나노셀룰로스를 활용하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만 나노셀룰로스는 셀룰로스 소재 자체의 높은 친수성으로 인한 코팅 안정성의 문제와 더불어 코팅의 형태로 제작 시 여전히 합성플라스틱 필름을 사용한다는 한계가 있다.

진정호 교수 연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 수중대향충돌(Aqueous counter collision, 서로 마주보고 있는 한 쌍의 노즐을 통해 셀룰로스 분산액을 충돌시켜 나노섬유로 만드는 공정)방식으로 나노셀룰로스를 대량 제조해 나노셀룰로스 투명필름을 제작했다. 친수성이 강한 셀룰로스가 물에 잘 젖지 않도록 가정용 프라이팬 표면에 적용된 것과 유사한 발수/발유 코팅으로 셀룰로스 특유의 물에 약한 성질을 보완하면서도 생분해가 가능하도록 했다.

진 교수는 “이번에 개발한 나노셀룰로스 투명복합필름은 물속에서 20분 이상의 내수성을 유지하면서도 효소 생분해 시험에서 생분해가 될 수 있다는 것을 확인했으며, 식품 선도 유지에 필수적인 산소차단 성능도 기존 합성플라스틱 필름 못지않게 우수함을 확인했다”며 “기술 보완과 대량 생산을 위한 후속연구로 상용화할 계획”이라고 밝혔다.

진정호 교수는 지난 2018년 버려지는 오징어 뼈와 누에고치로 플렉시블 전자소자 제작용 투명종이를 개발해 주목을 받은 바 있다.

이번 연구는 한국산업기술평가관리원 ‘산업핵심기술개발사업’과 한국연구재단 ‘중견연구자지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.

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