초록 ▼

○ 본 연구의 최종 목표는 바이오매스 및 농업 부산물 중 특히 미강을 주로 하여 바이오매스를 이용한 친환경 플라스틱 원료 및 시트의 개발이다. 목표 달성을 위해 미강, 대두박, 가소제 등의 원료 배합 및 가공 조건의 최적화를 연구 범위로 삼으며, 물리적, 화학적 처리를 통한 물성 개질과 기존 범용 플라스틱과 비교하여 이용 가능한 분야의 도출을 목표로 한다. 또한 도출된 최적 개발 과정을 이용하여 기타 바이오매스를 이용한 플라스틱 제조로 연구 분야 확대를 추가적인 목표로 한다.
○ 농업부산물인 미강(Rice bran), 대두박(

○ 본 연구의 최종 목표는 바이오매스 및 농업 부산물 중 특히 미강을 주로 하여 바이오매스를 이용한 친환경 플라스틱 원료 및 시트의 개발이다. 목표 달성을 위해 미강, 대두박, 가소제 등의 원료 배합 및 가공 조건의 최적화를 연구 범위로 삼으며, 물리적, 화학적 처리를 통한 물성 개질과 기존 범용 플라스틱과 비교하여 이용 가능한 분야의 도출을 목표로 한다. 또한 도출된 최적 개발 과정을 이용하여 기타 바이오매스를 이용한 플라스틱 제조로 연구 분야 확대를 추가적인 목표로 한다.
○ 농업부산물인 미강(Rice bran), 대두박(Soy flour) 및 밀겨(Wheat bran) 등을 기반으로 한 친환경 바이오 플라스틱을 제작하고 성형된 플라스틱의 물성을 분석하였다. 바이오 플라스틱의 가공성과 반응성을 향상시키기 위해 알칼리처리를 하였고 가소제로 글리세롤를 사용하였다. 폴리유산(PLA) 및 폴리 부틸렌 숙신산(PBS) 등의 기존 생분해성 수지를 농업부산물과 혼합한 바이오 컴포짓을 제작하였으며, 첨가제로 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 페룰산(Ferulic acid, FA), 과 말레산무수물(Maleic Anhydride, MA)을 사용 물성향상을 연구하였다.
○ 가소제 및 첨가제를 혼합한 시료들은 연구장비지원을 통해 구입한 톡크측정 교반기를 사용해 균일하게 가온조건에서 교반하였고 핫프레스를 사용하여 바이오 플라스틱으로 제조하였다.
○ 시료들의 기계적 특성을 측정한 결과, 농업부산물을 알칼리 처리할 경우 물성개선이 일부 이루어 졌으며, CMC, FA, 및 MA의 혼합은 강도 보강에 도움이 되었으나 범용 생분해 수지인 PLA와 혼합시PLA의 용융 온도가 높아 농업부산물 바이오매스는 열분해가 발생하였고 PBS의 혼합은 강도를 저하시키는 결과를 나타냈다. 밀겨를 열처리할 경우 강도 저하가 발생하였고 알칼리와 열처리를 병행할 경우 신장율이 증가하였다.
○ 열적 특성을 분석한 결과, 모든 열안정성 실험에서 친수성인 부산물의 영향으로 100℃ 부분에서의 수분 증발에 따른 중량감소가 나타났으며 첨가제에 의한 약간의 차이는 보였지만 300~400℃에서 최대분해를 보였다. 대체로 부산물의 함량이 높을수록 최종잔여물이 증가하였다. 열적거동의 실험 결과,유사한 흡열피크를 얻었으며 첨가제에 따른 흡열피크의 변화가 나타났지만 뚜렷한 경향성은 발견하지 못하였다.
○ 형태학적 특성을 절단면의 미세구조를 통해 분석한 결과, 미강보다는 대두박의 열에 의한 변성을 많이 보였으며 매끄러운 표면을 나타냈다. CMC, FA, 혹은 MA 를 혼합한 경우, 순수 미강의 절단면에 비해 크랙의 발생이 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 PBS의 혼합에서는 상 분리 및 뭉침 현상이 관찰되었으며 소수성인 PBS와 친수성인 부산물의 결합이 잘 이루어지지 않았다고 판단되었다.
○ 농업 부산물은 다양한 성분의 복합물로 플라스틱으로 이용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.
주로 동물의 사료로 이용되는 부산물을 전처리 및 타 소재와의 혼합을 통해 부가가치를 높인 플라스틱으로 제조하기 위한 연구가 진행되었으나, 농업부산물의 정제기술 혹은 전처리 기술이 병행되지 않을 경우 제조된 시편의 부족한 물성을 극복하기 어려웠고 이는 초기 예상했던 것보다 연구 범위가 넓어 어려움이 있었다. 범용 레진과 부산물의 혼합은 이미 많은 연구가 진행되어 있지만 순수 부산물만으로 제작한 바이오 플라스틱의 상용화는 차후 더 많은 연구가 필요하다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 11
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 11
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 12
• Ⅲ. 연구성과 ... 13
• 끝페이지 ... 13