PLA '성능 한계' 넘었다…연세대·KAIST, 고강도 친환경 플라스틱 합성[과학을읽다] 작성일 03-20 37 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">초고속·고선택성 중합으로 열·강도 약점 개선 가능성 제시</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="KIeWS1V7WW"> <p contents-hash="6a0ac8fac101d6bf039e9f48b30a21ecdd71a3c43302534209d6d3513bb7781f" dmcf-pid="9CdYvtfzSy" dmcf-ptype="general">친환경 플라스틱의 대표 소재로 꼽히는 폴리락타이드(PLA)의 성능 한계를 극복할 수 있는 합성 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 기존 PLA의 약점으로 지적돼 온 낮은 내열성과 기계적 강도를 개선할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서, 바이오 플라스틱 상용화 범위를 넓힐 수 있을지 주목된다.</p> <div contents-hash="a18f11a845b43f451af05981f2cfcbe8c08d2e6a88bc4bef69570cdef725f7f6" dmcf-pid="2hJGTF4qvT" dmcf-ptype="general"> <p>김병수 연세대학교 화학과 교수 연구팀은 이윤미 한국과학기술원(KAIST) 화학과 교수 연구팀과 공동으로 차세대 유기촉매를 활용해 PLA를 빠르게 합성하면서도 분자 구조를 정밀하게 제어하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f6766ab087f7143d265297cc17c19806b50cce523b9a29c9de553ad45a6945cd" dmcf-pid="VliHy38Bhv" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="높은 반응성과 선택성을 모두 가능하게 한 촉매 반응 및 합성된 스테레오블록 PLA를 나타낸 모식도. 연구진 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/akn/20260320114238537fqcz.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="BQ2wch3GTG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/akn/20260320114238537fqcz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 높은 반응성과 선택성을 모두 가능하게 한 촉매 반응 및 합성된 스테레오블록 PLA를 나타낸 모식도. 연구진 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="28c24eb8ab421797b3e080dd4b70b987b76caf5b6ff815c5909540aa3a6c2a51" dmcf-pid="fSnXW06bhS" dmcf-ptype="general">PLA는 옥수수·사탕수수 등 식물 유래 원료로 제조돼 자연 분해가 가능한 친환경 플라스틱으로, 카페 일회용 컵이나 포장재 등에 널리 쓰이고 있다. 다만 일반 석유계 플라스틱 대비 열에 약하고 강도가 낮아 적용 범위가 제한되는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="52b4b9dae670db10bce44c039cb17ea7178d347584bf3bec30840969dbb7cc7c" dmcf-pid="4D6hsYqFyl" dmcf-ptype="general">이번 연구의 핵심은 고분자의 '분자 배열'을 정밀하게 제어하는 데 있다. 연구팀은 PLA의 분자 사슬이 규칙적으로 배열된 '스테레오블록(stereoblock) 구조'를 구현하는 데 성공했다. 이는 무작위 배열 대비 분자 간 결합력이 높아져 소재의 내열성과 기계적 강도를 동시에 끌어올릴 수 있는 구조다.</p> <p contents-hash="e992766781b68f10f2a246c99296803a9c81b1652c40841c6bb032165e51168a" dmcf-pid="8wPlOGB3vh" dmcf-ptype="general">특히 연구팀은 비교적 저렴하고 상업적으로 쉽게 확보할 수 있는 라세믹 락타이드 단량체를 활용해, 단 몇 분 만에 고성능 PLA를 합성하는 데 성공했다. 상온 기준 시간당 반응수(TOF)는 1710h-¹에 달해 기존 대비 매우 빠른 반응 속도를 보였고, 저온에서는 분자 규칙성을 나타내는 지표가 0.99 수준까지 도달해 높은 선택성을 확보했다. 기존 촉매 시스템에서는 동시에 달성하기 어려웠던 '속도'와 '정밀 제어'를 모두 구현한 셈이다.</p> <p contents-hash="20c77e54049c66d10b4e637ba797d64c5936ffa84b499f246eea9a66681dfbe2" dmcf-pid="6rQSIHb0SC" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>"분자 배열 설계로 친환경 플라스틱 성능 끌어올려"</strong></strong></strong></p> <div contents-hash="801d309fa0e02aef43cc12a4761eb29b074ad213e260a6974ee39efb35bc51ee" dmcf-pid="PmxvCXKpvI" dmcf-ptype="general"> <p>연구팀은 합성된 PLA의 구조를 확인하기 위해 류두열 연세대 화공생명공학과 교수 연구팀과 함께 X선 산란 분석을 수행했다. 그 결과, 분자들이 층층이 정렬된 라멜라 구조를 형성하고 있는 것으로 나타났으며, 이는 열적·기계적 성능 향상의 핵심 요인으로 작용하는 구조적 특징이다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="94b39b21c76a45115bb6f7490df084f7942f81dc49eac7eb0df4a95742844bcd" dmcf-pid="QsMThZ9UTO" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구진 사진. 왼쪽부터 김병수 연세대 화학과 교수(교신저자), 이윤미 KAIST 화학과 교수(교신저자), 이수민 연세대 화학과 박사과정생(공동 제1저자), 이후승 KAIST 화학과 박사과정생(공동 제1저자). 연세대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/akn/20260320114239780ahag.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="btyPfJmjlY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/akn/20260320114239780ahag.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구진 사진. 왼쪽부터 김병수 연세대 화학과 교수(교신저자), 이윤미 KAIST 화학과 교수(교신저자), 이수민 연세대 화학과 박사과정생(공동 제1저자), 이후승 KAIST 화학과 박사과정생(공동 제1저자). 연세대 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="8981b1df22acde22d385370d1c7413795cd3ee9f1bc0c2d87411351d04527dba" dmcf-pid="xORyl52uSs" dmcf-ptype="general">김병수 교수는 "이번 연구는 촉매를 통해 고분자 구조를 정밀하게 제어하고 복잡한 반응 메커니즘을 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "분자 배열 설계를 통해 친환경 플라스틱의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 보여줬다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="072b299302d1bb8d8681dd21d972f2fd8e0460457a374b79cd1d72d5db51492b" dmcf-pid="y2Yx8nOchm" dmcf-ptype="general">이어 "PLA는 생분해가 가능한 지속가능 소재로, 향후 포장재뿐 아니라 의료 소재 등 다양한 분야로 확장될 수 있는 잠재력이 크다"고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="5209ccebd9bdde105eb5c06c02c118288a93ceb80920b8b0bc97280badf144be" dmcf-pid="WVGM6LIkhr" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단 중견연구자 사업 및 나노소재기술개발사업 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 독일화학회가 발행하는 국제 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition)'에 지난 4일 온라인 게재됐다.</p> <p contents-hash="eb099b12c40cf011a7ab6a9bbdefcc30d9d0437066c9a4487ed5fe16bfe87ec3" dmcf-pid="YfHRPoCEyw" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '어벤져스' 꺾은 장항준, '왕사남' 1400만 돌파 기세로 재개봉 '리바운드' 무대인사까지 나선다 03-20 다음 국민체육진흥공단, ‘SPORTEC 2026’ 공동관 참여기업 모집… 4월 1일까지 03-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
