맨위로가기

폴리에틸렌 테레프탈레이트

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 1941년 특허를 받은 반결정성 열가소성 수지로, 가공 조건에 따라 비정질 또는 결정성 제품으로 형성된다. 섬유, 필름, 포장재 등 다양한 용도로 사용되며, 특히 음료 용기인 페트병으로 널리 알려져 있다. PET는 다양한 종류로 공중합되어 특정 용도에 맞게 특성을 최적화할 수 있으며, PETG, 이소프탈산 변성 PET 등이 있다. PET 생산은 테레프탈산과 에틸렌 글라이콜을 사용하여 이루어지며, 바이오-PET와 같은 친환경적인 생산 방식도 연구되고 있다. PET는 재활용이 가능하며, 특정 박테리아와 효소에 의해 분해될 수 있지만, 환경 및 안전 문제도 존재한다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 벤젠 유도체 - 계피산
    계피산은 계피 기름 등에서 발견되는 유기 화합물로, 다양한 반응을 통해 합성되며 향료, 의약품 제조 등에 사용된다.
  • 벤젠 유도체 - 염화 벤조일
    염화 벤조일은 벤조트리클로라이드 등과 반응하거나 벤즈알데히드를 염소로 처리하여 제조되며, 물, 알코올, 아민 등과 반응하여 다양한 유도체를 생성하고 벤조일 과산화물의 생성에도 사용된다.
  • 폴리에스터 - 알키드
    알키드는 지방산, 다염기산, 다가 알코올을 원료로 하는 합성 수지로, 페인트와 코팅의 원료로 사용되며 건성유 함량에 따라 건성, 반건성, 비건성으로 분류되고, 최근에는 환경 규제에 따라 수성 알키드 및 재활용 재료를 활용한 알키드 수지 개발이 활발히 진행되고 있다.
  • 폴리에스터 - 큐틴
    큐틴은 식물 표피 세포에서 분비되어 불투수성 막을 형성하여 수분 손실을 막고 병원균 및 해충의 침입을 억제하며 식물을 보호하는 고분자 화합물이다.
  • 투명물질 - 다이아몬드
    다이아몬드는 높은 경도, 열전도율, 광학적 투명도, 굴절률을 지닌 탄소 동소체로 보석 및 산업용으로 사용되지만, 채굴 과정에서 윤리적 문제가 발생하기도 하며 최근에는 합성 다이아몬드가 대체재로 부상하고 있다.
  • 투명물질 - 폴리에틸렌
    폴리에틸렌은 에틸렌의 중합으로 만들어지는 열가소성 고분자로, 밀도와 분자 구조에 따라 다양한 종류로 분류되며, 각종 용기, 필름, 파이프 등에 사용되고 생분해되지 않아 폐기물 관리의 어려움을 야기한다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
폴리에틸렌 테레프탈레이트 구조식
폴리에틸렌 테레프탈레이트 구조식
PET 중합체 사슬
PET 중합체 사슬
PET 중합체 사슬의 짧은 부분
PET 중합체 사슬의 짧은 부분
IUPAC 명칭폴리(에틸렌 테레프탈레이트)
다른 이름테릴렌 (상표명)
다크론 (상표명)
계통명폴리(옥시에틸렌옥시테레프탈로일)
식별 정보
약칭PET, PETE
CAS 등록번호25038-59-9
UNII5YSH70HE6K
ChEBI53259
ChemSpider ID해당 없음
속성
화학식(C10H8O4)n
몰 질량10–50 kg/mol (변동)
밀도1.38 g/cm3 (20 °C)
비정질: 1.370 g/cm3
단결정: 1.455 g/cm3
용해도사실상 불용성
녹는점250-260 °C
끓는점350 °C (분해)
열전도율0.15–0.24 W/(m·K)
굴절률1.57–1.58, 1.5750
LogP0.94540
위험성
주된 위험해당 없음
인화점해당 없음
자연 발화점해당 없음
열화학
연소열해당 없음
생성열해당 없음
엔트로피해당 없음
열용량1.0 kJ/(kg·K)
관련 화합물
단량체테레프탈산
에틸렌 글리콜

2. 역사

PET는 1941년 존 렉스 윈필드, 제임스 테넌트 딕슨과 그들의 고용주인 맨체스터의 캘리코 프린터스 협회에 의해 특허를 받았다.[27] 1950년 듀폰은 미국 델라웨어에서 최초로 다크론(PET 섬유)을 생산했으며, 1951년 6월에 마일라 (boPET 필름) 상표를 사용하고 1952년에 등록했다.[28] 이는 폴리에스터 필름에 사용되는 가장 잘 알려진 이름으로, 현재 이 상표의 소유자는 듀폰 테이진 필름스이다.[29]

1949년 소련 과학 아카데미 고분자 화합물 연구소의 실험실에서 PET가 처음 제조되었으며, "Lavsan"이라는 이름은 그 약자( '''ла'''боратории Института '''в'''ысокомолекулярных '''с'''оединений '''А'''кадемии '''н'''аук СССР)이다.[30]

PET 병은 1973년 너새니얼 와이어스에 의해 발명되었고[31] 듀폰에 의해 특허를 받았다.[32]

3. 물리적/화학적 특성

PET는 강하고 충격에 강하며, 흡습성이 있어 물을 흡수한다.[33] 대부분의 방향족성 고분자와 마찬가지로, 지방족 화합물보다 더 나은 장벽 특성을 가진다. PET는 소수성 향료에 대한 친화성을 가지고 있어, 유리 용기에 담는 음료에 비해 용기에 흡수되는 향료를 상쇄하기 위해 때로는 더 높은 향료 투여량으로 제조해야 한다.[36]

PET의 분자량은 용액 점도로 측정되며, 이 점도를 측정하는 데 선호되는 방법은 폴리머의 고유 점도(IV)이다.[37] 고유 점도는 상대 점도(dℓ/g 단위로 측정)를 0 농도로 외삽하여 구한 무차원 측정값이다. 일반적인 용도에 대한 IV 범위는 다음과 같다:[38]

용도IV
섬유0.40–0.70
산업용 섬유 (예: 타이어 코드)0.72–0.98
이축 연신 PET 필름 (BOPET)0.60–0.70
열성형용 시트 등급 필름0.70–1.00
일반 용도 병0.70–0.78
탄산 음료 병0.78–0.85
모노필라멘트 및 엔지니어링 플라스틱1.00–2.00



PET는 에틸렌 글리콜(HO-CH₂-CH₂-OH)과 테레프탈산의 탈수 축합에 의해 만들어지며, 에스테르 결합이 연결된 폴리에스터가 된다. 이 에스테르 결합의 생성은 테레프탈산 디메틸과의 에스테르 교환 반응으로도 가능하다. 방향족 고리를 가지며 분자 사슬이 직선이 되기 쉬우므로, 분자 사슬이 유동성을 갖는 온도에서는 방향족 고리와 분자 사슬의 배향이 일어나기 쉬워 결정 부분을 만들기 쉽다. 유리 전이 온도는 약 80°C, 융점은 약 264°C이다.

3. 1. 결정화

PET는 가장 안정된 상태에서 무색의 반결정성 수지이다. 그러나 다른 반결정성 고분자에 비해 결정화 속도가 본질적으로 느리다. 가공 조건에 따라 비결정성(비정질) 또는 결정성 제품으로 형성될 수 있다.[34]

용융된 고분자를 유리 전이 온도(Tg) 이하로 빠르게 냉각하면 비정질 고체가 형성된다. 유리와 마찬가지로 비정질 PET는 용융물이 냉각될 때 분자들이 정돈된 결정 형태로 스스로 배열할 시간이 충분히 주어지지 않으면 형성된다. 실온에서 분자는 제자리에 고정되지만, 재료를 Tg 이상으로 가열하여 그 안에 충분한 열 에너지를 다시 넣으면 분자가 다시 움직이기 시작하여 결정이 핵 생성되어 성장할 수 있다.

용융된 고분자를 천천히 냉각시키면 더 결정성 있는 제품을 생산할 수 있다. 이 물질은 하나의 큰 단일 결정을 형성하기보다는 여러 개의 구정(결정화된 영역)을 가지며, 각 구정에는 많은 작은 결정립(입자)이 포함되어 있다. 빛은 결정립과 그 사이의 비정질 영역 사이의 경계를 통과하면서 흩어지는 경향이 있어 결과적으로 고체가 반투명하게 된다.

  • 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(A-PET, Amorphous PolyEthylene Terephthalate)
  • 결정화하지 않은 것. 내열 온도는 유리 전이점 온도와 같은 75°C 정도이다.
  • 결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(C-PET, Crystallized PolyEthylene Terephthalate)
  • 첨가제와 가열 연신을 실시하여 결정화시킨 것. 투명도는 떨어지지만, 내열 온도는 결정 융점에 가까운 220°C 정도까지 높일 수 있다.
  • 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET-G, Glycol-modified PolyEthylene Terephthalate)
  • 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 경년 변화에 의한 결정화 방지를 목적으로, 에틸렌 글리콜의 3~4할을 시클로헥산 디메탄올로 대체한 것이다. 내열 온도는 200°C 정도이다. 강도·성형성은 높지만, 내후성이 낮고 자외선에 의해 열화되기 쉬우므로 옥외에 설치하는 설비에서의 사용에는 적합하지 않다.

4. 종류

PET는 특정 용도에 맞게 특성을 최적화하기 위해 다른 다이올 또는 다이산과 함께 공중합되는 경우가 많다.[39][40] 유리 섬유 및 결정화 촉진제와 혼합하여 열가소성 수지를 만들기도 한다. 이러한 수지는 하우징, 커버, 전기 제품 부품, 점화 시스템 부품 등에 사용된다.[16]

4. 1. PETG

사이클로헥산디메탄올(CHDM)을 에틸렌 글리콜 대신 폴리머 백본에 첨가할 수 있다. 이 구성 요소는 에틸렌 글리콜 단위보다 훨씬 크기(탄소 원자 6개 추가) 때문에 에틸렌 글리콜 단위가 그랬던 것처럼 인접한 사슬에 맞지 않는다. 이는 결정화를 방해하고 폴리머의 용융 온도를 낮춘다. 일반적으로 이러한 PET는 PETG 또는 PET-G(폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 변성)로 알려져 있다. 이는 사출 성형, 시트 압출 또는 3D 프린팅용 필라멘트 압출이 가능한 투명한 비정질 열가소성 수지이다. PETG는 가공 중에 착색될 수 있다.[16]

글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET-G)는 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 경년 변화에 의한 결정화 방지를 목적으로, 에틸렌 글리콜의 30~40%를 사이클로헥산 디메탄올로 대체한 것이다. 내열 온도는 200℃ 정도이다. 강도·성형성은 높지만, 내후성이 낮고 자외선에 의해 열화되기 쉬우므로 옥외에 설치하는 설비에서의 사용에는 적합하지 않다.

4. 2. 이소프탈산 변성 PET

테레프탈산(오른쪽)을 이소프탈산(가운데)으로 대체하면 PET 사슬에 꺾임이 생겨 결정화를 방해하고 고분자의 융점을 낮춘다.


이소프탈산은 테레프탈산의 일부를 대체하여 PET 사슬에 각도를 생성, 결정성을 방해하는 변형제이다.[1]

5. 생산

PET는 주로 테레프탈산(PTA)과 에틸렌 글라이콜(MEG) 또는 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)를 사용하여 생산된다.[41][5] 2022년 기준으로 에틸렌 글리콜은 천연 가스에서 추출한 에텐으로 만들어지며, 테레프탈산은 원유로 만들어진 p-자일렌에서 얻어진다. 일반적으로 안티몬 또는 티타늄 화합물이 촉매로 사용되며, 인산염은 안정제로, 코발트 염과 같은 청색제는 황변을 가리기 위해 첨가된다.[42]

에틸렌 글리콜(HO-CH2-CH2-OH)과 테레프탈산의 탈수 축합에 의해 만들어지며, 에스테르 결합이 연결된 폴리에스터가 된다. 이 에스테르 결합은 테레프탈산 다이메틸과의 에스테르 교환 반응으로도 만들 수 있다.

5. 1. 생산 공정

PET 생산에서 폴리에스터화 반응


다이메틸 테레프탈레이트(DMT) 공정에서는 DMT와 과량의 에틸렌글리콜(MEG)을 150–200 °C에서 전이 에스테르화 반응을 시키고, 염기성 촉매를 사용한다. 메탄올(CH3OH)은 반응을 진행시키기 위해 증류를 통해 제거한다. 과량의 MEG는 진공 상태에서 더 높은 온도로 증류하여 제거한다. 두 번째 전이 에스테르화 단계는 270–280 °C에서 진행되며, MEG가 지속적으로 증류된다.[41]

반응은 다음과 같이 요약할 수 있다.

;첫 번째 단계

: C6H4(CO2CH3)2 + 2 HOCH2CH2OH → C6H4(CO2CH2CH2OH)2 + 2 CH3OH

;두 번째 단계

: ''n'' C6H4(CO2CH2CH2OH)2 → [(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + ''n'' HOCH2CH2OH

PET 생산 과정의 축합 반응


테레프탈산 공정에서는 MEG와 PTA가 적당한 압력(2.7–5.5 bar)과 고온(220–260 °C)에서 직접 에스테르화된다. 반응에서 물이 제거되며, 증류를 통해 지속적으로 제거된다.[6]

: ''n'' C6H4(CO2H)2 + ''n'' HOCH2CH2OH → [(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + 2''n'' H2O

5. 2. 바이오 PET

바이오-PET는 PET의 바이오 기반 대체재이다.[43][44] 바이오-PET에서 MEG는 주로 사탕수수 에탄올에서 추출한 에틸렌으로 만든다. 에탄올 산화를 이용하는 더 효율적인 공정도 제안되었으며,[45] 쉽게 구할 수 있는 바이오 기반 퓨르푸랄로부터 PTA를 생산하는 기술도 연구 중이다.[46]

6. 용도

PET는 그 특성에 따라 다양한 용도로 활용된다.


  • 섬유: 폴리에스터 섬유는 ICI의 '테릴렌', 듀폰의 '다크론' 등 다양한 브랜드로 상업화되어 의류, 내의, 스포츠웨어, 자동차 실내 장식 등에 사용된다.[10]
  • 포장재: PET로 만든 플라스틱 병은 청량 음료, 탄산 음료 등 다양한 음료를 담는 데 사용되며, 산소에 민감한 음료의 경우 다층 구조로 사용되기도 한다.[11] PET 시트는 열성형하여 포장 트레이나 블리스터 팩을 만드는 데 사용되며,[11] 결정화 가능한 PET는 냉동 및 오븐 베이킹에도 사용 가능하다.[12]
  • 필름: 이축 연신 PET(BOPET) 필름은 금속 증착을 통해 MPET로 만들어져 식품 포장, 단열재(우주 담요) 등에 사용된다. BOPET는 태양광 모듈 후면 시트나 박막 태양 전지 기판으로도 활용된다.[15]
  • 기타: 해저 케이블 방수 장벽,[17] 필름 베이스,[17] 종 로프 마모 방지,[17] 고압 가스 실린더 라이너 재료,[19] 3D 프린팅 필라멘트,[17] 나노 다이아몬드 및 초이온수 생성,[17][18] 반짝이(글리터) 제조,[24][25] 자기 테이프 캐리어나 점착 테이프 뒷면,[17] 방수 종이[26] 등에도 사용된다.


병의 사출 스트레치 블로우 성형을 위한 PET 프리폼


과일, 하드웨어 등을 판매하는 데 사용되는 PET 클램셸 포장

6. 1. 섬유

폴리에스터 섬유는 섬유 산업에서 널리 사용된다. 1940년대에 ICI에 의해 '테릴렌(Terylene)'이라는 브랜드로 처음 상업화되었고,[10] 이후 E. I. 듀폰은 '다크론(Dacron)'이라는 브랜드를 출시했다. 2022년 현재, 대부분 아시아에 많은 브랜드가 있다.

폴리에스터 섬유는 면과 혼방되어 패션 의류, 보온층으로서 내의, 스포츠웨어, 작업복, 자동차 실내 장식 등에 사용된다.

6. 2. 포장재

PET로 만들어진 플라스틱 병은 청량 음료, 무탄산 음료, 탄산 음료 등 다양한 음료를 담는 데 널리 사용된다. 특히 맥주와 같이 산소에 의해 품질이 저하되는 음료의 경우에는 다층 구조를 사용하기도 한다. PET는 산소 투과성을 더욱 줄이기 위해 추가적인 폴리비닐 알코올(PVOH) 또는 폴리아미드(PA) 층을 샌드위치 형태로 사용한다.[11]

비배향 PET 시트는 열성형하여 포장 트레이 및 블리스터 팩을 만들 수 있다.[11] 결정화 가능한 PET는 냉동 및 오븐 베이킹 온도를 견딜 수 있다.[12] 비정질 PET와 BoPET는 모두 육안으로 투명하며, 색상을 부여하는 염료는 PET 시트에 쉽게 배합될 수 있다.

PET는 산소와 이산화탄소에 투과성이 있어 PET로 포장된 내용물의 유통 기한에 제한을 받는다.[13]

6. 3. 필름

이축 연신 PET (BOPET) 필름(예: "마일라"와 같은 브랜드 포함)은 금속의 증착 박막을 증착하여 알루미늄 처리(MPET)하여 투과성을 줄이고 반사 및 불투명하게 만들 수 있다. 이러한 특성은 유연한 식품 포장 및 단열재(예: 우주 담요)를 포함한 많은 응용 분야에서 유용하다.

BOPET는 태양광 모듈의 후면 시트에 사용된다. 대부분의 후면 시트는 불소 중합체에 라미네이팅된 BOPET 층 또는 UV 안정화된 BOPET 층으로 구성된다.[15]

PET는 박막 태양 전지에서도 기판으로 사용된다.

6. 4. 기타 용도

PET는 다음과 같은 다양한 용도로 사용된다.

  • 해저 케이블의 방수 장벽[17]
  • 필름 베이스[17]
  • 종 로프 상단에 접합되어 로프가 천장을 통과할 때 마모 방지[17]
  • 2014년 말부터, IV형 복합 고압 가스 실린더의 라이너 재료. PET는 이전에 사용된 (LD)PE보다 산소에 대한 훨씬 더 나은 장벽 역할을 한다.[19]
  • 3D 프린팅 필라멘트 및 PETG (폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜)[17]
  • 레이저 구동 충격 압축을 이용한 실험에서 나노 다이아몬드와 초이온수 생성[17][18]
  • 반짝이(글리터) 제조 (환경 문제로 PET 사용을 줄이는 추세)[24][25]
  • 자기 테이프 캐리어 또는 점착 테이프 뒷면[17]
  • 방수 종이[26]


7. 재활용

수지 식별 코드 1


대안 1


대안 2


대부분의 열가소성 플라스틱은 원칙적으로 재활용이 가능하지만, PET병 재활용은 수지의 높은 가치와 물, 탄산 청량 음료 병에 PET가 널리 사용된다는 점 때문에 다른 플라스틱 재활용보다 실용적이다.[60][61] 페트병은 재활용에 적합하며, 많은 국가에서 상당한 정도로 재활용되고 있다.[60] 재활용된 PET는 rPET(recycled PET)라는 용어로 일반적으로 사용된다.[63][64]

결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 비교적 열에 강하며 생산량도 많아 페트병에서 섬유로 재활용이 널리 보급되어 있다.

7. 1. 재활용 방법

PET병 재활용은 수지의 높은 가치와 물, 탄산 청량 음료 병에 PET가 널리 사용된다는 점 때문에 다른 플라스틱 재활용보다 실용적이다.[60][61] PET 병은 재활용에 적합하며, 많은 국가에서 PET 병이 상당한 정도로 재활용되고 있다.[60] 예를 들어 스위스에서는 약 75%가 재활용된다.[62] 재활용된 PET는 rPET라는 용어로 일반적으로 사용된다.[63][64]

재활용 PET의 주요 용도는 폴리에스터 섬유, 끈, 비식품 용기 등이다. PET는 재활용이 가능하고 병 형태의 소비 후 폐기물이 상대적으로 많기 때문에 카펫 섬유 시장에서 점유율을 빠르게 확보하고 있다.[65]

PET 재활용 방법은 크게 기계적 재활용, 화학적 재활용, 열적 재활용(소각)으로 나눌 수 있다.

  • 기계적 재활용: PET 폐기물을 세척, 분쇄하여 새로운 PET 제품을 만드는 방법이다.
  • 화학적 재활용: PET를 해중합하여 단량체(PTA, DMT, EG)로 분해한 후 다시 PET를 생산하는 방법이다.
  • 글리콜 분해: 단량체를 회수하는 방법 중 하나이다.[73][74]
  • 메탄올 분해: 단량체를 회수하는 방법 중 하나이다.[73][74]
  • 효소 재활용: 2016년, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 분해하는 세균 이데오넬라 사카이엔시스가 발견되었다. 이 세균에서 추출한 페타제 효소보다 분해 능력이 뛰어난 효소가 2018년에 개발되었고, 2020년에는 툴루즈 대학교 연구자들이 재활용 등에 응용 가능한 효소를 개발했다고 발표했다.[91][92]
  • 열적 재활용(소각): PET는 탄소, 수소, 산소로 구성되어 있고 촉매 원소는 극미량(황은 없음)이기 때문에 열적 폐기(소각)에 적합하며, 높은 발열량을 가지고 있어 에너지 생산을 위한 1차 자원 사용을 줄이는 데 도움이 된다.[77]
  • 트랜스에스테르화: PET에 다른 글리콜, 폴리올 또는 글리세롤을 첨가하여 새로운 폴리올을 형성하는 방법으로, 폴리우레탄(PU 폼) 생산[66][67][68][69] 또는 페인트를 포함한 에폭시 기반 제품에 사용할 수 있다.[70]


2023년에는 PET를 슈퍼커패시터 생산의 기초 재료로 사용하는 공정이 발표되었다. PET는 화학양론적으로 탄소와 물()로 구성되어 있어 매우 높은 표면적을 가진 탄소 시트 및 나노 구체 형태로 바꿀 수 있다. 이 공정에는 PET, 물, 질산, 에탄올의 혼합물을 고온 및 고압에서 8시간 동안 유지한 다음 원심 분리 및 건조하는 과정이 포함된다.[71][72]

결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 가온용 음료 용기나 레이저 프린터용 OHP 시트 등에 사용되고 있다. 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 두꺼운 성형품이나 두꺼운 판 등에 사용되는 외에 비교적 내열 온도가 높은 성질과 강도를 이용하여 식기 세척기를 많이 사용하는 외식 산업에서 유리 제품의 대용으로 채용된다.

8. 환경 및 안전 문제

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 생산 및 사용 과정에서 발생하는 환경 및 건강 문제는 지속적인 관심사이다.

PET 제조 시 촉매로 사용되는 안티몬은 제품 표면에 잔류하거나 재료 자체에 남아 음식이나 음료로 용출될 수 있다.[52] PET를 가열하면 안티몬 용출량이 증가하여 미국 환경 보호국(EPA)의 최대 오염 수준을 초과할 수 있다.[52] 세계 보건 기구(WHO)와 미국은 식수의 안티몬 기준을 각각 20ppb, 6ppb로 정하고 있다.[53] 소량의 안티몬 용출은 건강 위험이 낮다고 알려져 있지만,[55] 일부 과일 주스 농축액에서는 EU 기준치를 초과하는 안티몬이 검출되기도 한다.[56]

PET 의류는 세탁 및 건조 과정에서 미세 섬유를 배출하여 환경 오염을 유발할 수 있다.[57] 또한 PET는 햇빛과 산소에 의해 분해되어 미세 플라스틱을 생성하며, 이는 해양 생태계를 통해 인체에 영향을 미칠 수 있다.[57]

노카르디아 속의 박테리아나 이데오넬라 사카이엔시스와 같은 일부 미생물은 에스테라제 효소를 이용해 PET를 분해할 수 있다.[78][80][81] 최근에는 PET 분해 효소인 페타제보다 분해 능력이 뛰어난 효소가 개발되기도 하였다.

8. 1. 안티몬

안티몬(Sb)은 삼산화 안티몬(Sb2O3) 또는 삼아세트산 안티몬과 같은 화합물 형태로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 생산에 촉매로 사용되는 준금속 원소이다. 제조 후, 검출 가능한 양의 안티몬이 제품 표면에 발견될 수 있으며, 이 잔류물은 세척으로 제거할 수 있다. 안티몬은 재료 자체에도 남아있어 음식과 음료로 용출될 수 있다.[52] PET를 끓이거나 전자레인지에 가열하면 안티몬 용출량이 크게 증가하여 미국 환경 보호국(EPA)의 최대 오염 수준을 초과할 수 있다.[52]

세계 보건 기구(WHO)가 평가한 식수의 안티몬 기준은 20ppb(WHO, 2003)이며, 미국 식수의 기준은 6ppb이다.[53] 삼산화 안티몬은 경구 투여 시 독성이 낮지만,[54] 그 존재는 여전히 우려의 대상이다. 스위스 연방 공중 보건국은 PET와 유리병에 담긴 물의 안티몬 용출량을 비교 조사한 결과, PET 병에 담긴 물의 안티몬 농도가 더 높았지만 허용된 최대 농도보다 훨씬 낮았다고 밝혔다. 스위스 연방 공중 보건국은 소량의 안티몬이 PET에서 생수병으로 용출되지만, 그로 인한 낮은 농도의 건강 위험은 무시할 수 있을 정도(WHO가 결정한 "허용 가능한 일일 섭취량"의 1%)라고 결론지었다. 2006년 연구에서도 PET 병에 담긴 물에서 유사한 양의 안티몬이 발견되었다.[55] WHO는 식수 내 안티몬에 대한 위험 평가를 발표했다.[54]

그러나 영국에서 PET로 생산 및 병입된 과일 주스 농축액(지침이 설정되지 않음)에서는 최대 44.7 μg/L의 안티몬이 검출되었으며, 이는 수돗물에 대한 EU 제한 5 μg/L을 훨씬 초과하는 수치이다.[56]

8. 2. 미세 플라스틱

PET 의류는 사용, 세탁, 건조 과정에서 미세 섬유를 배출한다. 이러한 미세 섬유는 하수 처리 시설에 침전되거나 공기 중으로 날아가 환경 오염을 유발할 수 있다.[57] PET는 물보다 밀도가 높아 하수 처리 과정에서 상당량이 침전될 수 있다.[57] 공기 중으로 날아간 PET 미세 섬유는 가축이나 식물이 섭취하여 인간의 먹이 사슬에 들어올 수 있다.[57]

PET는 햇빛과 산소에 노출되면 분해되어 미세 플라스틱을 생성한다.[58] 이렇게 생성된 미세 플라스틱은 강이나 해저에 존재하며, 작은 해양 생물이 섭취하여 먹이 사슬을 통해 인체에 영향을 미칠 수 있다.[57] SAPEA는 이러한 입자가 '광범위한 위험을 초래하지 않는다'고 발표했다.[57]

8. 3. 생분해

노카르디아 속의 박테리아 종 중 적어도 하나는 에스테라제 효소를 사용하여 PET를 분해할 수 있다.[78] 에스테라제는 PET의 하위 단위를 연결하는 두 개의 산소 사이의 에스터 결합을 절단할 수 있는 효소이다.[78] PET의 초기 분해는 ''바실루스'' 와 ''노카르디아''에 의해 발현되는 에스테라제에 의해 달성될 수도 있다.[79]

일본 과학자들은 PET를 박테리아가 소화할 수 있는 더 작은 조각으로 분해할 수 있는 두 개의 효소를 가진 ''이데오넬라 사카이엔시스''를 분리했다. ''I. sakaiensis''의 집락은 약 6주 만에 플라스틱 필름을 분해할 수 있다.[80][81] 2016년에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 분해하는 세균 이데오넬라 사카이엔시스가 발견되었다. 이 세균으로부터 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 분해하는 효소 페타제가 발견되었지만, 2018년에는 페타제보다 분해 능력이 뛰어난 효소의 제작에 성공했다.

프랑스 연구원들은 10시간 만에 PET의 최소 90%를 탈중합(분해)하여 개별 단량체로 분해할 수 있는 개선된 PET 가수 분해 효소를 개발했다고 보고했다.[82][83][84] 2020년 4월 8일에는 프랑스의 툴루즈 대학교 연구자들이 재활용 등의 응용에 적합한 효소가 개발되었다고 발표했다.[91][92]

텍사스 대학교 오스틴은 기계 학습 알고리즘을 사용하여 pH 및 온도 변화를 견딜 수 있도록 천연 PET-ase를 기반으로 하는 효소를 설계했다. PET-ase는 다양한 제품을 분해할 수 있으며 24시간 안에 분해할 수 있는 것으로 밝혀졌다.[85][86]

9. 한국의 PET 관련 현황

페트병은 음료 용기로 널리 알려져 있으며, 필름, 자기 테이프 기재, 플리스 등 의류용 섬유로도 사용된다.

열가소성 합성 섬유 중에서는 결정성으로 인해 비교적 열에 강하며 생산량도 가장 많다. 이러한 특성 덕분에 페트병에서 섬유로 재활용하는 기술이 비교적 널리 보급되어 있다.

참조

[1] 서적 Polymeren, van keten tot kunstof VSSD 2005
[2] GESTIS 2007-11-07
[3] 서적 Lange's Handbook of Chemistry https://archive.org/[...]
[4] 웹사이트 poly(ethylene terephthalate) macromolecule_msds https://www.chemsrc.[...]
[5] 논문 Poly(alkylene terephthalate)s: From current developments in synthetic strategies towards applications https://biblio.ugent[...] 2021-12
[6] 뉴스 Newly identified bacteria cleans up common plastic https://arstechnica.[...] 2016-03-19
[7] 논문 Study on Preparation Process and Properties of Polyethylene Terephthalate (PET) 2013-06
[8] 뉴스 What is PET? - NAPCOR https://napcor.com/a[...] 2020-07-08
[9] 논문 The Development of Terylene 1953-05
[10] 문서 Terylene https://web.archive.[...] Oxford Dictionary 2016-05
[11] 특허 Cover film for blister packs https://patents.goog[...] 2007-03-29
[12] 서적 Encyclopedia of Polymer Applications, 3 Volume Set https://books.google[...] CRC Press 2018-12-17
[13] 서적 Soft Drink and Fruit Juice Problems Solved https://books.google[...] Elsevier 2009-08-26
[14] 뉴스 Salzgitter to buy SIG Beverages unit https://www.beverage[...] 2008-01-16
[15] 웹사이트 COVEME PHOTOVOLTAIC Backsheets and Frontsheets for PV modules https://www.coveme.c[...]
[16] 웹사이트 Rynite PET Design Guide http://foremostplast[...] DuPont
[17] 논문 Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction 2022-09-02
[18] 뉴스 Blasting plastic with powerful lasers turns it into tiny diamonds https://www.newscien[...] 2022-09-10
[19] 뉴스 SIPA: Lightweight compressed gas cylinders have plastic liners / PET provides high oxygen barrier https://www.plasteur[...] 2014-11-18
[20] 논문 Estudo comparativo entre PETG e PLA para Impressão 3D através de caracterização térmica, química e mecânica 2018-12-06
[21] 논문 Open source surgical fracture table for digitally distributed manufacturing 2022-07-15
[22] 논문 Optimization of Printing Parameters to Maximize the Mechanical Properties of 3D-Printed PETG-Based Parts 2022
[23] 논문 Improvement of Surface Roughness and Hydrophobicity in PETG Parts Manufactured via Fused Deposition Modeling (FDM): An Application in 3D Printed Self–Cleaning Parts 2019-01
[24] 논문 All that glitters is litter? Ecological impacts of conventional versus biodegradable glitter in a freshwater habitat https://www.scienced[...] 2021-01-15
[25] 뉴스 61 UK festivals are banning glitter - make the switch to eco sparkle https://www.standard[...] 2018-08-06
[26] 웹사이트 Teijin Develops Eco-friendly Wet-strong Printing Paper Made 100% with Recycled Polyester Derived from Used PET Bottles http://www.teijin.co[...] Teijin Group
[27] 웹사이트 The Complete History Of Polyester https://qualitynylon[...]
[28] 특허 Improvements Relating to the Manufacture of Highly Polymeric Substances 1941
[29] 웹사이트 http://www.teijin.co[...] TEIJIN
[30] 서적 The Russian Language Today https://books.google[...] Taylor & Francis 2002-01-31
[31] 웹사이트 Nathaniel Wyeth – Got a lot of bottle https://www.thechemi[...]
[32] 특허 US patent US3733309 "Biaxially oriented poly(ethylene terephthalate) bottle" https://patents.goog[...] 1973-05-15
[33] 서적 Engineering Thermoplastics: Properties and Applications https://books.google[...] CRC Press 2020-10-28
[34] 서적 Modern polyesters : chemistry and technology of polyesters and copolyesters John Wiley & Sons 2003
[35] 서적 Disposable Products Manufacturing Handbook NIIR Project Consultancy Services 2014
[36] 서적 Soft Drink and Fruit Juice Problems Solved https://books.google[...] Elsevier 2009-08-26
[37] 서적 Polyester Bottle Resins, Production, Processing, Properties and Recycling Heidelberg, Germany 2007
[38] 서적 Handbook of Thermoplastic Polyesters Wiley-VCH, Weinheim 2002
[39] 웹사이트 What is PETG? (Everything You Need To Know) https://wkaiglobal.c[...] Wankai New Materials Co., Ltd. 2024-10-28
[40] 웹사이트 What is PETG? (Everything You Need To Know) https://www.twi-glob[...] TWI Ltd. 2024-10-28
[41] 간행물 Polyesters Ullmann's
[42] 학술지 New advances in poly(ethylene terephthalate) polymerization and degradation 2002
[43] 웹사이트 Bio-based drop-in, smart drop-in and dedicated chemicals https://www.roadtobi[...]
[44] 웹사이트 Duurzame bioplastics op basis van hernieuwbare grondstoffen https://www.wur.nl/n[...]
[45] 학술지 New route planned to biobased ethylene glycol https://pubs.acs.org[...] 2022-03-04
[46] 학술지 Synthesis and Verification of Biobased Terephthalic Acid from Furfural 2015-02-04
[47] 서적 Plastics additives handbook : stabilizers, processing aids, plasticizers, fillers, reinforcements, colorants for thermoplastics Hanser 1996
[48] 학술지 Photochemical degradation of poly(ethylene terephthalate). III. Determination of decomposition products and reaction mechanism 1972-01
[49] 학술지 Investigation of carbonyl compounds in bottled waters from Poland 2002-11
[50] 학술지 Polyethylene Terephthalate May Yield Endocrine Disruptors
[51] 학술지 PET bottle use patterns and antimony migration into bottled water and soft drinks: the case of British and Nigerian bottles
[52] 학술지 Assessment of metal contaminations leaching out from recycling plastic bottles upon treatments
[53] 웹사이트 Consumer Factsheet on: Antimony http://epa.gov/ogwdw[...] EPA
[54] 웹사이트 Guidelines for drinking – water quality https://www.who.int/[...]
[55] 학술지 Contamination of Canadian and European bottled waters with antimony from PET containers
[56] 학술지 Elevated antimony concentrations in commercial juices
[57] 웹사이트 SAPEA report: Evidence on microplastics does not yet point to widespread risk - ALLEA https://allea.org/sa[...] 2022-03-05
[58] 학술지 Degradation Rates of Plastics in the Environment 2020-03-09
[59] 학술지 The degradation potential of PET bottles in the marine environment: An ATR-FTIR based approach 2016-03-22
[60] 학술지 An overview on PET waste recycling for application in packaging http://link.springer[...] 2017-06
[61] 학술지 Manganese-, cobalt-, and zinc-based mixed-oxide spinels as novel catalysts for the chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) via glycolysis https://linkinghub.e[...] 2013-04
[62] 웹사이트 RAPPORT DE GESTION 2019 https://www.petrecyc[...] Swiss PET Recycling Association 2022-03-05
[63] 학술지 Recycling of PET https://www.scienced[...] 2005-07-01
[64] 웹사이트 PET and its eco-friendly alternative: rPET https://www.prevente[...] 2022-10-09
[65] 웹사이트 R-PET: Schweizer Kreislauf – PET-Recycling https://www.petrecyc[...] 2022-03-06
[66] 학술지 Glycolysis of industrial poly(ethylene terephthalate) waste directed to bis(hydroxyethylene) terephthalate and aromatic polyester polyols https://mokslozurnal[...] 2008
[67] 웹사이트 Arropol {{!}} Arropol Chemicals https://arropol.com/ 2019-01-02
[68] 학술지 Chemical Recycling of Used PET by Glycolysis Using Niobia-Based Catalysts 2023-01-03
[69] 학술지 Organocatalysis for depolymerisation https://pubs.rsc.org[...] 2018-12-21
[70] 학술지 Epoxy-based paints from glycolysis products of postconsumer PET bottles: synthesis, wet paint properties and film properties https://doi.org/10.1[...] 2017-05-01
[71] 논문 Plastic bottles can be recycled into energy-storing supercapacitors https://www.newscien[...] 2023-08-23
[72] 웹사이트 Upcycling drink bottle waste to ball-sheet Intercalated carbon structures for supercapacitor applications https://acs.digitell[...] American Chemical Society 2023
[73] 뉴스 Loop, Suez select site in France for first European Infinite Loop facility https://www.plastics[...] 2022-01-18
[74] 뉴스 Eastman invests in methanolysis plant in Kingsport, Tennessee https://www.recyclin[...] 2021-02-01
[75] 뉴스 Carbios and Indorama to build first-of-its-kind enzymatic recycling plant for PET in France https://www.chemengo[...] 2022-02-24
[76] 논문 Chemical recycling of PET : A stepping-stone toward sustainability https://onlinelibrar[...] 2020-12
[77] 논문 Analysis of the polyester clothing value chain to identify key intervention points for sustainability 2021-01-06
[78] 논문 Recent advances in biocatalysts engineering for polyethylene terephthalate plastic waste green recycling 2020-12
[79] 논문 Detailed mapping of biaxial orientation in polyethylene terephthalate bottles using polarised attenuated total reflection FTIR spectroscopy 2006-07
[80] 논문 A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate) 2016-03-11
[81] 뉴스 Could a new plastic-eating bacteria help combat this pollution scourge? https://www.theguard[...] 2016-03-10
[82] 논문 The living things that feast on plastic https://knowablemaga[...] 2023-08-24
[83] 논문 An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles 2020-04
[84] 논문 Enzymes' Power for Plastics Degradation 2023-03-14
[85] 웹사이트 Scientists Engineer New Plastic-Eating Enzyme http://www.sci-news.[...] 2022-04-28
[86] 논문 Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization 2022-04
[87] 서적 Polymeren, van keten tot kunstof VSSD 2005
[88] GESTIS 2007-11-07
[89] 서적 Lange's Handbook of Chemistry https://archive.org/[...] McGraw-Hill 2005
[90] 웹사이트 poly(ethylene terephthalate) macromolecule_msds https://www.chemsrc.[...] 2024-07
[91] 논문 An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles 2020-04-08
[92] 뉴스 1トン近くのペットボトルを10時間で分解してリサイクルを可能にする酵素が開発される https://gigazine.net[...] 2020-04-09
[93] 서적 Polymeren, van keten tot kunstof VSSD 2005
[94] GESTIS 2007-11-07
[95] 서적 Lange's Handbook of Chemistry https://archive.org/[...] McGraw-Hill 2005
[96] 웹인용 poly(ethylene terephthalate) macromolecule_msds https://www.chemsrc.[...]


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com