합성 플라스틱 필름으로 만드는 라면 봉지 등 식품 포장재를 대체할 수 있는 생분해 투명 필름이 개발됐다.
울산대학교는 첨단소재공학부 진정호 교수 연구팀이 목재 펄프에서 얻은 천연 고분자 셀룰로스를 이용해 물에 잘 젖지 않으면서도 생분해가 가능한 식품 포장용 투명 필름을 개발했다고 16일 밝혔다.
연구팀에 따르면 일상에서 흔히 접하는 라면 포장재는 외부 산소나 수분 침투에 의한 식품 산패를 방지하기 위해 합성 플라스틱 필름에 알루미늄 금속박막을 덧씌운다.
이로 인해 재활용이 불가능하고, 소각 과정에서 미세먼지와 유독가스 등 유해 물질이 발생한다.
이에 합성 플라스틱 포장재를 대체할 수 있는 소재로 나노셀룰로스를 활용하는 연구가 이뤄지고 있다.
그러나 나노셀룰로스는 소재 자체의 높은 친수성으로 인한 코팅 안정성 문제와 코팅의 형태로 제작할 시 여전히 합성 플라스틱을 사용한다는 한계가 있었다.
연구팀은 수중대향충돌 방식으로 나노셀룰로스를 대량 제조해 투명 필름을 제작했다.
수중대향충돌 방식이란 셀룰로스 등 섬유성 천연 고분자의 나노 섬유화를 위한 물리적인 충돌 방식이다.
서로 마주 보고 있는 한 쌍의 노즐을 통해 나오는 셀룰로스 분산액을 충돌 에너지로 미세화함으로써 나노 섬유로 제조할 수 있는 공정이다.
연구팀은 또 가정용 프라이팬 표면에 적용된 것과 유사한 발수·발유 코팅 박막을 적용해 물에 약한 셀룰로스 특유의 성질을 보완하면서도 생분해가 가능하도록 했다.
진정호 교수는 “이번에 개발한 나노셀룰로스 투명 복합 필름은 물속에서 20분 이상 내수성을 유지하면서도 생분해가 될 수 있다는 것을 확인했다”며 “식품 선도 유지에 필수적인 산소 차단 성능도 기존 합성 플라스틱 필름 못지않게 우수하다는 것도 확인했다”고 말했다.
그는 “기술 보완과 대량 생산을 위한 후속 연구를 통해 상용화할 계획”이라고 덧붙였다.
연구 결과는 유기고분자화학 분야 학술지인 ‘카보하이드레이트 폴리머'(Carbohydrate Polymers) 12월 호에 게재됐으며, 관련 특허를 출원 중이다.
연구는 한국산업기술평가관리원 산업핵심기술개발 사업과 한국연구재단 중견연구자지원 사업의 도움을 받아 이뤄졌다.