그동안 버려지던 '산업용 대마 줄기'를 활용, 보다 튼튼한 생분해 플라스틱을 만들 수 있는 기술이 개발됐다. 농업 부산물을 고부가가치 소재로 전환하는 순환경제형 기술이다.
한국화학연구원(원장 신석민)은 김호용 박사팀이 삼베 옷감 등에 쓰이는 산업용 대마줄기 폐기물로부터 셀룰로오스를 얻고, 미세섬유 구조를 유지하는 건조 기술을 적용해 생분해 플라스틱의 강도를 높이는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
전분(TPS)과 PBAT를 합친 전분·PBAT 생분해성 필름은 생분해가 가능하지만 잘 찢어지고 수분에 약했다. 목화·나무(펄프)에서 얻은 셀룰로오스를 미세섬유로 만들면 보강재로 쓸 수 있지만, 미세화·가공 공정 등으로 인해 비싸다.
한편 산업용 대마는 껍질을 섬유로 쓰고 남은 속대가 줄기 무게 70%를 차지할 만큼 많지만, 쓰임새가 없다. 이를 상용 펄프 대신 미세섬유 원료로 활용하면 폐기물·원료비 부담을 동시에 줄일 수 있다.
다만 뽑아낸 셀룰로오스 미세섬유를 일반적인 방식으로 건조하면 섬유끼리 단단히 뭉치는 문제가 있었다. 생분해성 필름에 섬유가 골고루 퍼져 힘을 나눠 받아야 튼튼한데, 덩어리로 뭉치면 힘을 제대로 받지 못해 쉽게 찢어지기 때문이다.
연구팀은 일반 열 건조 방식을 사용하되, 대마 속대 셀룰로오스의 미세섬유 뭉침을 최소화하도록 수분 함량을 조절하고, 표면에 저렴한 화학 물질(알킬케텐다이머)을 처리하는 두 단계 기술로 해결했다.
이 기술을 적용한 대마 속대 셀룰로오스를 전분·PBAT 필름에 10% 섞은 뒤, 당길 때 끊어지지 않고 버티는 힘힘을 평가했다. 기존 방식으로 말린 미세섬유는 필름 강도를 1.5% 향상시킨 데 그친 반면, 이번 기술을 적용한 경우는 26.2%가 향상됐다. 수증기·산소가 통과하는 양도 각각 17%, 9% 줄어 물과 공기를 차단하는 성능도 개선됐다.
이 기술은 콩대·볏짚 부산물 등 다양한 셀룰로오스계 자원에 활용할 수 있어, 추가 연구를 계획 중이다. 김호용 박사는 “농업 부산물의 고부가가치화 성과”라고 말했고, 화학연 신석민 원장은 “탄소중립 시대에 걸맞는 포장재 개발에 앞장서겠다”라고 밝혔다.
이번 성과는 화학공학 분야 국제학술지 'Chemical Engineering Journal(IF: 12.5)'에 2026년 7월 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
