생분해성 고분자
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1. 개요
생분해성 고분자는 자연 상태에서 미생물에 의해 분해되는 고분자를 의미하며, 초기에는 의료용 봉합사에 사용되었다. 1980년대 합성 생분해성 고분자 개념이 도입되었으며, 1990년대 한국에서 연구가 시작되어 기술 개발 및 상용화 노력이 이루어졌다. 생분해성 고분자는 농업 고분자와 바이오폴리에스터로 나뉘며, 에스터, 아마이드, 에테르 결합으로 구성된다. 분해 시 가스, 염, 생물량 등을 생성하며, 물리적 분해와 생물학적 과정을 통해 이루어진다. 의약, 포장 등 다양한 분야에 적용되며, 약물 전달 시스템, 조직 공학, 식품 포장 등에 활용된다. 그러나 낮은 무게 지지력, 기술적 문제, 느린 생분해 속도, 높은 비용 등의 과제를 해결해야 한다.
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| 생분해성 고분자 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 고분자 |
| 분해 방법 | 세균에 의한 분해 |
| 상세 정보 | |
| 특징 | 세균에 의해 분해되는 고분자 |
| 관련 용어 | 생분해성 플라스틱 |
| 참고 도서 | 루크 아베루스, 에릭 폴레 편집, "환경 실리케이트 나노-바이오 복합재료", 스프링거, 런던, 2012, ISBN 978-1-4471-4108-2 |
| 참고 문헌 | 아티나 사데기-바르카니, 자흐라 에맘-드조메, 골람레자 아스카리, "발랑구 씨앗 점액질로 합성된 새로운 식용 필름의 물리화학적 및 미세 구조적 특성", 국제 생물학적 거대 분자 저널, 108권, 1110–1119쪽, doi:10.1016/j.ijbiomac.2017.11.029, PMID 29126944, 2018년 |
2. 역사
생분해성 고분자는 긴 역사를 가지고 있으며, 많은 천연물이 존재하기 때문에 생성 고분자의 발견과 사용의 대한 정확한 연대표는 찾기 힘들다. 생분해성 고분자의 초기 의학적 사용의 예로는 적어도 기원후 100년 전까지 거슬러 올라가는 창자실 봉합을 들 수 있다.[38] 첫 번째 창자실 봉합은 양의 창자로부터 나온 물질에 의해 만들어졌으며, 현대 창자실 봉합은 소, 양, 염소의 소장으로부터 추출된 정제된 콜라겐에 의해 만들어진다.[39]
합성 생분해성 플라스틱과 고분자의 개념은 1980년대에 처음으로 소개되었다.[5] 1992년에 생분해성 고분자에 대한 정의와 기준, 테스트 프로토콜을 협의하기 위해 생분해성 고분자의 선구자들이 모였던 국제적인 회의가 있었다.[6] 또한, 미국재료시험학회(ASTM), 국제표준화기구(ISO)와 같은 감사기구가 만들어졌다.[42][43]
2. 1. 한국에서의 역사
한국에서는 1990년대부터 생분해성 고분자에 대한 연구가 본격적으로 시작되었으며, 2000년대 들어 관련 기술 개발 및 상용화 노력이 가속화되었다.[40][41][42][43] 정부 주도의 친환경 정책 추진과 기업들의 적극적인 투자가 맞물려 생분해성 플라스틱, 포장재, 섬유 등 다양한 분야에서 성과를 거두고 있다. 특히 2012년에는 코넬 대학교의 제프리 코츠(Geoffrey Coates) 교수가 Presidential Green Chemistry Challenge Award에서 상을 받은 뒤 다양한 분야에서 관심을 받았다.[3] 2013년에는 플라스틱 시장의 5~10%가 생분해성 고분자에 초점을 두었다.3. 구조와 특성
생분해성 고분자의 구조는 그 특성에 중요한 역할을 한다. 무수히 많은 생분해성 고분자가 존재하며, 합성과 천연 모두를 포함하지만, 몇 가지 공통점이 있다.
== 구조 ==
생분해성 고분자는 구조와 합성 방법에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 농업 고분자(Agro-polymer)는 바이오매스에서 유래된 것으로, 녹말과 같은 다당류와 단백질을 포함한다.[44][1] 다당류는 글루코오스 결합으로, 단백질은 아미노산이 축합반응을 통해 펩타이드 결합을 형성하여 구성된다.[45][7] 다른 하나는 바이오폴리에스터(biopolyesters)로, 미생물에서 유래하거나 천연 또는 합성 단량체로부터 만들어진다.[44][1] 바이오폴리에스터의 예로는 폴리하이드록시부티레이트(polyhydroxybutyrate)와 폴리락트산(PLA)이 있다.[44][1]
생분해성 고분자는 일반적으로 에스터, 아마이드, 또는 에테르 결합으로 구성된다.[44][1]
== 특성 ==
생분해성 고분자는 다양한 응용 분야를 가지고 있지만, 그들 사이에서 공통적으로 나타나는 특성들이 있다. 모든 생분해성 고분자는 특정 용도에 맞게 안정적이고 내구성이 있어야 하지만, 폐기 시에는 쉽게 분해되어야 한다.[6] 고분자는 매우 강한 탄소 백본을 가지고 있어 분해하기 어렵기 때문에 분해는 종종 말단기에서 시작된다. 높은 표면적은 화학 물질, 빛 또는 유기체가 쉽게 접근할 수 있도록 한다.[6] 결정성은 또한 말단기에 대한 접근을 억제하므로 종종 낮다. 낮은 중합도가 일반적인데, 이는 분해 개시제와 반응하기에 더 접근 가능한 말단기를 허용하기 때문이다. 이러한 고분자의 또 다른 공통점은 친수성이다.[6] 소수성 고분자와 말단기는 수용성 효소가 고분자와 쉽게 접촉할 수 없다면 효소의 상호 작용을 방해한다.
의약 용도로 사용되는 생분해성 고분자는 무독성이고, 분해될 때까지 우수한 기계적 완전성을 유지하며, 제어된 분해 속도를 가진다.[8] 분해 속도를 제어하는 요인으로는 결정성 비율, 분자량, 소수성 등이 있다. 분해 속도는 pH, 효소 농도, 물의 양 등과 같이 고분자 주변 환경에 영향을 미치는 신체 내 위치에 따라 달라진다.[8]
3. 1. 구조
생분해성 고분자는 구조와 합성 방법에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 농업 고분자(Agro-polymer)는 바이오매스에서 유래된 것으로, 녹말과 같은 다당류와 단백질을 포함한다.[44][1] 다당류는 글루코오스 결합으로, 단백질은 아미노산이 축합반응을 통해 펩타이드 결합을 형성하여 구성된다.[45][7] 다른 하나는 바이오폴리에스터(biopolyesters)로, 미생물에서 유래하거나 천연 또는 합성 단량체로부터 만들어진다.[44][1] 바이오폴리에스터의 예로는 폴리하이드록시부티레이트(polyhydroxybutyrate)와 폴리락트산(PLA)이 있다.[44][1]생분해성 고분자는 일반적으로 에스터, 아마이드, 또는 에테르 결합으로 구성된다.[44][1]
3. 2. 특성
생분해성 고분자는 다양한 응용 분야를 가지고 있지만, 그들 사이에서 공통적으로 나타나는 특성들이 있다. 모든 생분해성 고분자는 특정 용도에 맞게 안정적이고 내구성이 있어야 하지만, 폐기 시에는 쉽게 분해되어야 한다.[6] 고분자는 매우 강한 탄소 백본을 가지고 있어 분해하기 어렵기 때문에 분해는 종종 말단기에서 시작된다. 높은 표면적은 화학 물질, 빛 또는 유기체가 쉽게 접근할 수 있도록 한다.[6] 결정성은 또한 말단기에 대한 접근을 억제하므로 종종 낮다. 낮은 중합도가 일반적인데, 이는 분해 개시제와 반응하기에 더 접근 가능한 말단기를 허용하기 때문이다. 이러한 고분자의 또 다른 공통점은 친수성이다.[6] 소수성 고분자와 말단기는 수용성 효소가 고분자와 쉽게 접촉할 수 없다면 효소의 상호 작용을 방해한다.의약 용도로 사용되는 생분해성 고분자는 무독성이고, 분해될 때까지 우수한 기계적 완전성을 유지하며, 제어된 분해 속도를 가진다.[8] 분해 속도를 제어하는 요인으로는 결정성 비율, 분자량, 소수성 등이 있다. 분해 속도는 pH, 효소 농도, 물의 양 등과 같이 고분자 주변 환경에 영향을 미치는 신체 내 위치에 따라 달라진다.[8]
4. 합성
폴리에스터는 생분해성 고분자 중 가장 중요하고 연구가 많이 이루어진 그룹이다.[9] 폴리에스터는 알코올과 산의 직접적인 축합, 고리 열림 중합 (ROP), 금속 촉매 중합 반응 등 다양한 방법으로 합성할 수 있다.[9] 산과 알코올의 축합을 통한 단계적 중합은 반응의 평형을 유지하기 위해 시스템에서 물을 지속적으로 제거해야 하는데, 이는 가혹한 반응 조건과 긴 반응 시간을 필요로 하며 분산도가 넓어지는 단점이 있다.[10]
폴리에스터 합성에 다양한 출발 물질을 사용할 수 있으며, 각 단량체 유형은 최종 고분자 사슬에 서로 다른 특성을 부여한다. 고리형 이량체인 글리콜산 또는 젖산의 ROP는 α-히드록시산을 형성하며, 이들은 다시 폴리-(α-에스터)로 중합된다.[10] 주석, 아연, 알루미늄 복합체를 포함한 다양한 유기금속 개시제를 사용하여 폴리에스터 중합을 시작할 수 있다. 가장 흔한 것은 옥탄산 주석(II)이며 미국 FDA에서 식품 첨가물로 승인했지만, 생의학적 사용을 위한 생분해성 고분자 합성에 주석 촉매를 사용하는 것에 대한 우려가 존재한다.[9] 폴리(β-에스터)와 폴리(γ-에스터)의 합성은 ROP 또는 축합 방법으로 수행할 수 있다. 폴리에스터 형성에 박테리아 또는 효소 촉매를 사용하는 금속 불포함 공정 개발도 연구되고 있다.[11][12] 이러한 반응은 위치 선택적이고 입체 특이적이라는 장점이 있지만, 박테리아와 효소의 높은 비용, 긴 반응 시간, 저분자량 생성물이라는 단점이 있다.
폴리무수물은 표면에서만 분해되기 때문에 약물 전달 분야에서 활발하게 연구되고 있다.[9] 폴리무수물은 축합, 탈염화수소화, 탈수 커플링, ROP를 포함하여 다양한 방법을 통해 만들 수 있다. 폴리우레탄과 폴리(에스터 아미드)는 생체 재료에 사용된다.[14] 폴리우레탄은 처음에는 생체 적합성, 내구성, 탄성 때문에 사용되었지만, 최근에는 생분해성에 대한 연구가 이루어지고 있다. 폴리우레탄은 일반적으로 디이소시아네이트, 디올, 고분자 사슬 연장제를 사용하여 합성된다.[9] 초기 반응은 디이소시아네이트와 디올 사이에서 수행되며, 새로운 고분자 사슬의 끝이 이소시아네이트 기가 되도록 디이소시아네이트를 과량 사용한다. 이 고분자는 디올 또는 디아민과 반응하여 각각 우레탄 또는 우레탄-요소 말단기를 형성할 수 있다. 또한, 폴리우레탄 형성에 식물성 오일과 바이오매스를 사용하는 연구도 활발하게 진행되고 있다.[15]
생분해성 고분자의 기계적 특성은 충전제 또는 다른 고분자를 첨가하여 복합체, 혼합물 또는 공중합체를 만들어 향상시킬 수 있다. 일부 충전제는 실크 나노 섬유, 대나무, 황마와 같은 천연 섬유 강화재이며, 이 외에도 나노 점토, 탄소 나노 튜브가 대체재로 사용된다.[16][17] 예를 들어, 폴리히드록시알칸산염/폴리락트산 혼합물은 광학적 투명성을 희생하지 않고 인성이 현저하게 증가하는 것을 보여주며, 공중합체 폴리(L-락티드-co-ε-카프로락톤)은 첨가된 폴리-ε-카프로락톤의 농도에 따라 형상 기억 거동을 보였다.[18][19]
5. 분해 메커니즘
일반적으로 생분해성 고분자는 분해되어 가스, 염, 생물량을 형성한다.[20] 완전한 생분해는 올리고머나 단량체가 남아있지 않을 때 발생한다고 한다.[20] 이러한 고분자의 분해는 고분자 자체뿐만 아니라 고분자가 놓여진 환경을 포함한 다양한 요인에 따라 달라진다. 분해에 영향을 미치는 고분자 특성은 화학 결합 유형, 용해도, 공중합체 등이 있다.[6] 고분자를 둘러싼 환경은 고분자 구조 자체만큼 중요하다. 이러한 요인에는 pH, 온도, 존재하는 미생물, 물 등이 포함된다.[1]
생분해가 일어날 수 있는 두 가지 주요 메커니즘이 있다. 하나는 가수분해 및 광분해와 같은 반응을 통한 물리적 분해이고, 다른 하나는 생물학적 과정을 통하는 것이다.[6] 생물학적 과정은 다시 호기성 생물 및 혐기성 소화 과정으로 세분될 수 있다.[6]
호기성 생분해는 산소가 존재하는 환경에서 일어난다. 이 경우, 일반적인 방정식은 다음과 같다.
여기서 Cresidue는 올리고머와 같이 초기 고분자의 더 작은 조각을 나타낸다.
혐기성 생분해는 산소가 없는 환경에서 진행된다.
자연 고분자를 분해할 수 있는 수많은 유기체가 존재한다.[6] 또한 미생물이 분해할 수 없는 새로운 특징을 가진, 불과 수백 년 전에 등장한 합성 고분자 목록도 있다. 일반적으로, 물리적 과정이 고분자의 초기 분해를 수행한 후, 미생물이 남은 것을 가져와 구성 요소를 더욱 단순한 단위로 분해한다.[6] 이러한 미생물은 일반적으로 올리고머 또는 단량체와 같은 고분자 조각을 세포 내로 가져가 효소가 작용하여 아데노신 삼인산 (ATP)과 고분자 최종 생성물인 이산화 탄소, 질소 가스, 메탄, 물, 광물 및 생물량을 생성한다.[6] 이러한 효소는 산화 또는 가수분해를 포함하여 다양한 방식으로 고분자를 분해한다. 주요 효소의 예로는 프로테아제, 에스테라제, 글리코시다제, 망간 과산화 효소 등이 있다.
6. 적용 및 사용 분야
생분해성 고분자는 의약, 농업, 포장과 관련된 다양한 분야에 중요한 역할을 한다. 생분해성 고분자의 가장 연구가 활발한 분야는 약물 전달과 방출분야이다.
'''의약분야'''
생분해성 고분자는 의학 분야에서 다양하게 활용되는데 특히 조직 공학이나 약물 전달 시스템에서 널리 이용된다.[46][47] 생분해성 고분자가 치료의 목적으로 이용되기 위해서는 몇가지 기준들을 반드시 충족시켜야 한다.
1) 이물 작용을 제거하기 위해서 독성이 없어야 한다. 2) 생분해성 고분자가 분해되는데 걸리는 시간은 치료에 필요한 시간에 비례한다. 3) 생분해 과정에서로 생성된 물질은 세포독성을 가지면 안되며, 신체로부터 쉽게 제거되어야 한다. 4) 물질은 쉽게 가공되어야 한다. 5) 쉽게 살균 소독과정이 이루어져야 한다. 6) 분해되는데 걸리는 시간이 적당해야 한다.[40][48]
생분해성 고분자는 약물 전달 시스템과 나노의약품에서 많은 관심을 받는다. 생분해성 약물전달 시스템의 가장 큰 장점은 신체의 특정한 장소의 약물이 방출될 수 있도록 타켓팅하는 약물 전달 능력을 가지고 있으며, 약물을 방출한 후 비독성의 물질로 분해되어 신진대사의 과정에서 자연스럽게 제거된다는 점이다.[49] 고분자는 작은 조각들로 천천히 분해되며 천연물을 방출하는 역할을 가진다.
조직 공학은 인공 재료를 이용하여 조직 재생을 목표로 하며, 생분해성 지지체는 면역 반응 및 거부 반응의 위험을 줄일 수 있어 선호된다. 폴리글리콜산과 폴리락산을 사용하여 심장 수리를 위한 혈관 조직을 만들거나, 쥐의 평활근 조직을 폴리카프로락톤/폴리락타이드 지지체에서 성장시키는 연구 등이 진행되었다.
생분해성 고분자는 조직 공학 외에도 정형외과 분야에서 뼈 및 관절 대체 등에 사용된다. 폴리글리콜리드, 폴리락타이드, 폴리히드록시부티레이트, 키토산, 히알루론산과 같은 생분해성 고분자가 개발되었으며, 특히 폴리(2-히드록시에틸-메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글리콜, 키토산, 히알루론산은 연골, 인대 및 힘줄 수리에 사용된다. 예를 들어, 폴리(L-락타이드) (PLA)는 반월판 수리용 나사 및 다트를 만드는 데 사용된다.
생분해성 고분자는 의학,[21] 농업,[22] 그리고 포장 분야를 포함한 다양한 분야에서 상당한 관심을 받고 있다.[23] 생분해성 고분자 연구의 가장 활발한 분야 중 하나는 약물 전달 및 방출 제어이다.
'''포장 및 기타 재료'''
생분해성 고분자는 포장 분야에서 주목받고 있다. 특히 포장재로 인한 폐기물 문제를 해결하기 위해 석유화학 제품 대신 생분해성 재료를 사용하려는 노력이 이루어지고 있다.
포장 목적으로 가장 널리 사용되는 생분해성 고분자 중 하나는 폴리젖산(PLA)이다. PLA는 다양한 필름, 포장재, 용기(병, 컵 포함) 등에 사용되며, 2002년 미국 식품의약국(FDA)은 PLA가 모든 식품 포장에 사용하기에 안전하다고 판결했다. BASF는 퇴비화 가능하며 생분해가 가능한 공중합체 ecoflex®와 PLA의 바이오 기반 혼합물인 ecovio®를 판매한다. ecovio®는 쇼핑백, 유기 폐기물 봉투와 같은 플라스틱 필름, 열성형 및 사출 성형 제품, 종이 코팅, 발포 입자 제품 등 다양한 용도로 사용된다.
'''한국의 적용 사례'''
한국에서는 생분해성 고분자 기술이 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 식품 포장에 사용이 허가되어[33] 관련 제품이 생산되고 있으며, 농업용 멀칭 필름, 일회용 식기류 등에서 생분해성 소재 사용이 증가하고 있다. 또한, 생분해성 수지 개발, 친환경 포장재 개발등 관련 기술 개발도 활발하게 이루어 지고 있다.
BASF는 폴리젖산(PLA)의 바이오 기반 혼합물인 ecovio®라는 제품을 판매하고 있으며, 이 제품은 쇼핑백, 유기 폐기물 봉투, 플라스틱 필름, 종이 코팅이나 발포 입자 제품, 열성형 및 사출 성형 제품등 다양한 분야에 사용된다.
6. 1. 의약 분야
생분해성 고분자는 의약 분야에서 다양한 용도로 활용되며, 특히 조직 공학 및 약물 전달 시스템에서 널리 이용된다.[46][47] 생분해성 고분자가 치료 목적으로 사용되기 위해서는 독성이 없고, 분해 시간이 치료에 필요한 시간과 비례해야 하며, 분해 과정에서 생성된 물질이 세포 독성을 가지지 않고 신체에서 쉽게 제거되어야 하는 등의 기준을 충족해야 한다.[40][48] 또한, 물질은 쉽게 가공 및 멸균될 수 있어야 하며, 적절한 유통 기한을 가져야 한다.[5][25]생분해성 약물 전달 시스템은 특정 부위에 약물을 방출하고, 체내에서 무독성 물질로 분해되어 자연적인 대사 경로를 통해 제거된다는 장점을 가진다.[26] 예를 들어, 폴리락산, 폴리(락트산-코-글리콜산), 폴리카프로락톤과 같은 생분해성 고분자는 항암제를 전달하는 데 사용되어 왔다. 이러한 고분자에 치료제를 캡슐화하고 표적화제를 추가하면 건강한 세포에 대한 약물의 독성을 줄일 수 있다.
조직 공학은 인공 재료를 이용하여 조직 재생을 목표로 하며, 생분해성 지지체는 면역 반응 및 거부 반응의 위험을 줄일 수 있어 선호된다.[27] 폴리글리콜산과 폴리락산을 사용하여 심장 수리를 위한 혈관 조직을 만들거나,[29] 쥐의 평활근 조직을 폴리카프로락톤/폴리락타이드 지지체에서 성장시키는 연구 등이 진행되었다.[28]
생분해성 고분자는 조직 공학 외에도 정형외과 분야에서 뼈 및 관절 대체 등에 사용된다.[30] 폴리글리콜리드, 폴리락타이드, 폴리히드록시부티레이트, 키토산, 히알루론산과 같은 생분해성 고분자가 개발되었으며, 특히 폴리(2-히드록시에틸-메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글리콜, 키토산, 히알루론산은 연골, 인대 및 힘줄 수리에 사용된다. 예를 들어, 폴리(L-락타이드) (PLA)는 반월판 수리용 나사 및 다트를 만드는 데 사용된다.[25]
6. 2. 포장 및 기타 재료
생분해성 고분자는 의약, 농업과 더불어 포장 분야에서 주목받고 있다.[23] 특히 포장재로 인한 폐기물 문제를 해결하기 위해 석유화학 제품 대신 생분해성 재료를 사용하려는 노력이 이루어지고 있다.[5]포장 목적으로 가장 널리 사용되는 생분해성 고분자 중 하나는 폴리젖산(PLA)이다.[32] PLA는 다양한 필름, 포장재, 용기(병, 컵 포함) 등에 사용되며, 2002년 미국 식품의약국(FDA)은 PLA가 모든 식품 포장에 사용하기에 안전하다고 판결했다.[33] BASF는 퇴비화 가능하며 생분해가 가능한 공중합체 ecoflex®와 PLA의 바이오 기반 혼합물인 ecovio®를 판매한다.[34] ecovio®는 쇼핑백, 유기 폐기물 봉투와 같은 플라스틱 필름, 열성형 및 사출 성형 제품, 종이 코팅, 발포 입자 제품 등 다양한 용도로 사용된다.
6. 3. 한국의 적용 사례
한국에서는 생분해성 고분자 기술이 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 식품 포장에 사용이 허가되어[33] 관련 제품이 생산되고 있으며, 농업용 멀칭 필름, 일회용 식기류 등에서 생분해성 소재 사용이 증가하고 있다. 또한, 생분해성 수지 개발, 친환경 포장재 개발등 관련 기술 개발도 활발하게 이루어 지고 있다.BASF는 폴리젖산(PLA)의 바이오 기반 혼합물인 ecovio®라는 제품을 판매하고 있으며[34], 이 제품은 쇼핑백, 유기 폐기물 봉투, 플라스틱 필름, 종이 코팅이나 발포 입자 제품, 열성형 및 사출 성형 제품등 다양한 분야에 사용된다.[34]
7. 주목할 만한 사례
7. 1. 2012 Presidential Green Chemistry Challenge
매년 수억 톤의 플라스틱이 석유로부터 생산된다.[35] 이러한 플라스틱의 대부분은 앞으로 수년간 매립지에 남아 있거나 환경을 오염시켜 동물에게 심각한 건강 위험을 초래한다. 하지만, 평균적인 사람의 생활 방식은 플라스틱 없이는 비실용적일 것이다. 이러한 딜레마에 대한 해결책 중 하나는 생분해성 고분자에 있다. 이러한 고분자는 시간이 지남에 따라 분해된다는 뚜렷한 장점이 있다. 제프리 코츠(Geoffrey Coates) 박사는 온실 가스와 지구 온난화의 주범인 CO2와 환경적으로 존재하는 지상의 오존 생성 물질인 CO를 고분자에 통합하는 촉매를 개발하기 위한 연구를 이끌었다.[36] 이 두 가지 가스는 농업 폐기물, 석탄, 산업 응용 분야에서 부산물로 고농도로 발견되거나 생산될 수 있다.[37] 이 촉매는 일반적으로 낭비되고 환경에 유해한 이러한 가스를 활용할 뿐만 아니라, 높은 턴오버 수와 빈도와 더불어 우수한 선택성을 통해 매우 효율적으로 활용한다.[37] 이 촉매는 노보머사에서 현재 많은 식품 및 음료 포장재에서 발견되는 코팅 비스페놀 A (BPA)를 대체할 수 있는 폴리카보네이트를 만드는 데 적극적으로 사용되었다. 노보머사의 분석에 따르면, 이러한 생분해성 고분자 코팅을 모든 경우에 사용하면 단 1년 만에 수억 톤의 CO2를 격리할 수 있을 뿐만 아니라 추가 생산을 피할 수 있다.[37]
8. 미래 전망 및 과제
생분해성 고분자 기술은 지속 가능한 발전을 위한 핵심 기술 중 하나로, 앞으로 더욱 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 특히, 환경 규제 강화, 소비자 인식 변화, 기술 발전 등에 따라 생분해성 고분자 시장은 꾸준히 성장할 것으로 전망된다.
생분해성 고분자는 여러 가지 해결해야 할 과제를 안고 있다.
첫째, 생분해성 고분자는 무게 지지력 등에서 기존 고분자와 다른 특성을 보인다. 이는 일상생활에서 사용하기에 적합하지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
둘째, 기술적인 문제가 존재한다. 생분해성 고분자는 대부분 콩이나 옥수수 같은 유기농 원료, 즉 식물 기반 재료로 만들어진다. 이러한 유기농 식물에는 살충제가 뿌려질 수 있는데, 살충제에는 작물을 오염시키고 최종 제품에까지 영향을 줄 수 있는 화학 물질이 포함되어 있을 가능성이 있다.
셋째, 생분해 속도가 느리다. 기존 매립 방식과 비교했을 때 생분해성 고분자는 분해 기간이 더 길다. 예를 들어 폴리히드록시알칸산염(polyhydroxyalkanoates)은 분해 기간이 최대 3~6개월이다.
넷째, 비용 문제가 있다. 생분해성 고분자 생산 기술은 아직 성숙하지 않아 대량 생산 시 노동력 및 원자재 비용이 상대적으로 높게 발생한다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 기술 개발과 더불어, 대한민국 정부 차원의 정책적 지원이 필요하다.
8. 1. 긍정적 전망
생분해성 고분자 기술은 지속 가능한 발전을 위한 핵심 기술 중 하나로, 앞으로 더욱 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 특히, 환경 규제 강화, 소비자 인식 변화, 기술 발전 등에 따라 생분해성 고분자 시장은 꾸준히 성장할 것으로 전망된다.8. 2. 해결해야 할 과제
생분해성 고분자는 여러 가지 해결해야 할 과제를 안고 있다.첫째, 생분해성 고분자는 무게 지지력 등에서 기존 고분자와 다른 특성을 보인다. 이는 일상생활에서 사용하기에 적합하지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
둘째, 기술적인 문제가 존재한다. 생분해성 고분자는 대부분 콩이나 옥수수 같은 유기농 원료, 즉 식물 기반 재료로 만들어진다. 이러한 유기농 식물에는 살충제가 뿌려질 수 있는데, 살충제에는 작물을 오염시키고 최종 제품에까지 영향을 줄 수 있는 화학 물질이 포함되어 있을 가능성이 있다.
셋째, 생분해 속도가 느리다. 기존 매립 방식과 비교했을 때 생분해성 고분자는 분해 기간이 더 길다. 예를 들어 폴리히드록시알칸산염(polyhydroxyalkanoates)은 분해 기간이 최대 3~6개월이다.
넷째, 비용 문제가 있다. 생분해성 고분자 생산 기술은 아직 성숙하지 않아 대량 생산 시 노동력 및 원자재 비용이 상대적으로 높게 발생한다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 기술 개발과 더불어, 대한민국 정부 차원의 정책적 지원이 필요하다.
8. 2. 1. 한국의 노력
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