초록 ▼

1. 최종목표
비분해성 비닐 포장필름에 의한 환경오염 문제를 해결하기 위하여 생분해성 폴리에스터 소재를 이용한 고분자 블렌드를 통하여 성형성이 우수하고, 기계적 물성이 향상된 친환경생분해성 포장 필름 개발
○ 생분해성 포장필름 분해속도 측정방법 확립
○ 생분해성 폴리에스터 중합공정 최적화
○ 나노재료를 이용한 생분해성 포장 필름 분해속도 제어기술 개발
○ 생분해성 고분자 블렌드를 통한 포장 필름의 기계적 물성 및 성형성 향상
○ 포장용 필름 제조를 위한 고분자 수지의 유변물성 최적화
2. 개발내

1. 최종목표
비분해성 비닐 포장필름에 의한 환경오염 문제를 해결하기 위하여 생분해성 폴리에스터 소재를 이용한 고분자 블렌드를 통하여 성형성이 우수하고, 기계적 물성이 향상된 친환경생분해성 포장 필름 개발
○ 생분해성 포장필름 분해속도 측정방법 확립
○ 생분해성 폴리에스터 중합공정 최적화
○ 나노재료를 이용한 생분해성 포장 필름 분해속도 제어기술 개발
○ 생분해성 고분자 블렌드를 통한 포장 필름의 기계적 물성 및 성형성 향상
○ 포장용 필름 제조를 위한 고분자 수지의 유변물성 최적화
2. 개발내용 및 결과
○ 생분해성 포장필름 분해속도 측정방법 확립
- 이산화탄소 발생량을 통한 생분해도 측정방법이외에도 직접 퇴비 속에서 생분해성 필름을 매립하여 인큐베이터에 내에서 시간 경과에 따른 필름의 생분해 정도를 직접 측정함.
○ 생분해성 폴리에스터 중합공정 최적화
- 중합공정에서 1차 에스테르화 반응 및 2차 축중합 공정에서의 온도, 교반속도 및 진공시간에 따른 중합 물성 특성을 파악하여 생분해성 고분자인 PBSA의 최적의 중합조건을 확립할 수 있었음.
○ 나노재료를 이용한 생분해성 포장 필름 분해속도 제어기술 개발
- 나노 클레이를 이용하여 생분해성 고분자 나노복합체를 제조하여 클레이 함량에 따른 필름의 물성 및 분해속도를 파악하여 우수한 물성을 갖는 생분해성 필름 제조 기술을 확보함.
○ 생분해성 고분자 블렌드를 통한 포장 필름의 기계적 물성 및 성형성 향상
- PLA/PBSA 블렌드를 통하여 생분해성 고분자 필름의 성형성을 향상시키고 필름의 인장강도 및 신장율 등을 조절하였음.
○ 포장용 필름 제조를 위한 고분자 수지의 유변물성 최적화
- 고분자 필름 가공시 필요한 유변물성을 해석하기 위하여 점탄성 특성을 측정하여 최적의 필름 가공 조건을 확립하였음.
■ 개발목표 달성도
- 기계적 물성
- 생분해도
이산화탄소 발생량으로 측정한 결과 45일 경과 후 고분자의 83.8%가 생분해되어 목표치 60%를 달성함.
3. 사업성과
? 기술적 성과
생분해성 고분자를 이용한 포장 필름 제조 기술은 다양한 용도로 필름의 물성을 지속적으로 개량할 수 있게 되어 다양한 분야로 적용이 확대됨을 의미하며, 기술적으로 중합공정 최적화를 통하여 안정적인 중합 방법을 습득하여 생분해성 수지의 가격 경쟁력을 확보할 수 있었다. 또한 생분해성 폴리에스터를 이용한 생분해성 필름에 있어 제조기술 향상 및 친환경 신소재 개발에 대한 원천기술 확보를 기대할 수 있고, PLA와 PBSA의 블렌딩 기술 확보, 나노 입자의 분산을 통한 고분자 소재의 물성 제어 기술은 다양한 분야에 응용이 가능하다는 것을 확인하였다.
? 경제적 성과
본 기술개발과제를 통하여 참여기업의 경우 친환경 생분해성 플라스틱을 주원료로 하는 포장 필름 및 각종 식품용 포장용기를 실용화를 위한 기초가 마련되었다고 사료된다. 참여기업에서는 포장용 원료를 공급할 수 있도록 준비단계를 거쳐 제품화 하는 과정을 통하여 년간 최대 200톤 규모의 매출을 예상하고 있다. 이는 생활 저변 확대로 인한 고기능 생분해성 소재 개발 가속화를 통한 신규 소재 산업의 성장을 바탕으로 하고 있으며 고용 창출 효과도 높일 수 있을 것으로 기대된다.
? 사회적 성과
본 연구개발과제를 수행한 주관기관은 고분자 분석, 코팅 및 물성평가를 위한 다양한 장비를 보유하고 있고, 이런 장비들은 본 연구의 목표인 생분해성 고분자를 이용한 친환경 포장필름에 관한 기술 개발을 위하여 참여기업과의 산학협력에 유기적으로 사용되었다. 또한, 과제에 참여한 학생들의 경우 생분해성 고분자의 기본적인 내용뿐만 아니라 고분자 중합공정, 고분자 필름 가공 및 생분해도 측정 등 다양한 분야에 대한 이해가 풍부한 현장맞춤형 인력을 양성할 수 있었다. 이와 같은 산학협력을 바탕으로 본 기술개발과제 참여한 대학원생의 경우 졸업 후 고분자 필름을 생산하는 삼동산업에 취업을 하여 본 과제에서 습득한 기술을 활용하고 있다.
4. 기술개발결과 활용계획
본 기술개발과제를 통하여 참여기업인 (주)삼우티씨씨는 생분해성 포장용 필름 분야에 대한 기술을 축적 할 수 있었으며, 관련 제품을 출시하여 제품의 다양화를 이룰 수 있을 것으로 생각된다. 참여기업에서는 생분해성 고분자 수지 및 필름 관련 제품 출시를 위하여 상용화를 위한 연구를 지속적으로 수행할 계획이며, 블렌딩 기술을 발전시켜 새로운 grade의 제품으로 편입 될 수 있도록 할 예정이다. 생분해성 수지 양산을 위하여 참여기업은 현재 월 60톤 생산에서 월 300톤 규모로 설비를 증설할 계획이며, 원료 자동 투입장치 및 이송장치, 진공펌프제어장치, 펠렛타이져 장치 등을 설비할 계획이다.
생분해성 포장필름 상품화 후 국제 규격 및 환경표지인증을 통한 제품 안전성 및 신뢰성을 검증하고, 생분해성 포장용 필름, 폴리백, 랩뿐만 아니라 차후 광고용 전사필름, 벽지등의 신규 시장 창출해 나갈 예정이다. 또한 시장 확보를 위하여 국가 조달 우수제품 확인 제도를 통한 안정적 시장 확보 및 KOTRA 해외전시 지원 사업을 통한 2차 제조품 수출상담을 강화하여 세계 시장 진출을 위한 발판을 마련할 계획이다.

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• 개발결과의견서...6
• 최종보고요약서(초록)...8
• 목차...11
• 제 1 장 서론...12
• 제 1 절 생분해성 고분자 개요...12
• 제 2 절 생분해성 고분자를 이용한 포장 필름 개발의 필요성...13
• 제 3 절 국내외 관련 기술의 현황 및 시장 규모...15
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...20
• 2.1 과제의 목표 및 범위...20
• 2.2 Poly(butylene succinate-co-adipate)[PBSA] 중합 및 물성 개량...22
• 2.3 PLA/PBSA 블렌드를 이용한 생분해성 필름 물성 개질...51
• 2.4 생분해성 고분자 필름 제조 공정 개발...58
• 제 3 장 사업성과...64
• 제 1 절 기술적 성과...64
• 제 2 절 경제적 성과...65
• 제 3 절 산학협력을 통한 생분해성 고분자 관련 인력 양성...68
• 제 4 장 결론...69
• 제 1 절 생분해성 고분자 포장 필름 개발...69
• 제 2 절 기대효과...70
• 제 3 절 향후계획...70
• 부 록...72
• 1. 생분해도 측정결과...72
• 2. 필름의 인장강도, 신장율 및 두께 측정 결과...73
• 3. 특허 출원증...74