생분해 플라스틱, 이제는 3D 프린팅 재료로 변신한다
플라스틱 외에 다른 폐기물 또한 처리 가능
지구의 쓰레기 중 90%가 플라스틱
[객원 에디터 4기 / 한동욱 기자] 현재 4차 산업혁명이 진행되면서 3D 프린팅이 큰 주목을 받고 있다. 3D 프린팅은 인공지능과 어깨를 나란히 하며 IT 산업에 큰 발전을 기여하고 있다. 그 이유는 3D 프린팅으로 모양과 크기 상관없이 원하는 것을 싼 값으로 만들 수 있기 때문이다.
지난달 워싱턴 주립대학교 기계·재료공학 연구팀이 포도당(glucose)을 3D 프린팅의 재료인 고품질 수지로 바꾸는 방법을 개발했다고 “Green Chemistry”에 발표했다. 연구 책임자인 Jinwen 교수는 아미노 에탄올(aminoecanol)을 촉매제(catalyst)로 쓰는 방법을 통해 포도당 분자를 부수고 사슬을 다시 배열하여 3D 프린터의 또 다른 잉크로 사용되는 광경화성 액체 수지를 만드는 데 성공했다고 전했다. 이 전환 과정은 약 2일 정도 소요됐으며 이후에는 포도당이 뿐만 아니라 테레프탈레이트 고품질 수지로 바꾸는 연구를 계속할 것이라고 밝혔다.
생분해 플라스틱은 소위 착한 플라스틱으로 불린다. 특히 PLA(Poly Lactic Acid)는 옥수수 전분 등 지연 식물 원료로 만들기 때문에 제작 단가가 저렴하고 매립 시설에서 자연적으로 분해된다고 알려져 있다. 하지만 현재 상용화된 생분해 플라스틱은 소재별 분해 환경이 다르고, 전문 퇴비화 시설이 갖춰져 있지 않으면 자연 상태에서 분해되지 않는 소재가 다수다. 가장 보편화돼 식품 용기에 주로 쓰이는 PLA의 경우 수분 70% 이상, 기온 58℃ 이상 환경이 갖춰져야 생분해된다. 즉 이 같은 환경이 갖춰지지 않으면, 매립 혹은 소각뿐이 플라스틱을 없앨 수 있는 유일한 방법이다. 이 경우, 온실가스를 무수히 배출하기 때문에 소재에 대한 막연한 환상보다는 보다 적극적인 처리 방안이 필요했다.
연구자들은 이 결과를 통해 PLA보다 더 일반적으로 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 일명 PET를 더 좋은 수지로 바꾸는 연구를 하고 있다. Jinwen 교수는 “쓰레기가 본래의 쓰임보다 더 훌륭한 재료가 되는 과정은 업사이클링의 좋은 사례가 될 것”이라며 폐플라스틱의 다양한 활용성을 강조했다.
한편, 올해 2월에 개최된 제5차 유엔 환경총회(UNEA-5)에서 2025년 말까지 플라스틱 오염 문제를 해결하기 위해 구속력 있는 최초의 국제협약을 제정하는 내용의 결의안을 발표했다. 그중 하나가 바로 3D 프린팅이다. 3D 프린팅은 학생들의 교육 등 많은 학교 활동에도 포함이 되며 아이들이 좋은 경험을 할 수 있도록 만들어주는 기계 중 하나다. 또한, 3D 프린팅은 플라스틱을 재료로 쓰며 재활용이 가능하기 때문에 환경에 기여할 수 있다는 장점이 있다. 이와 유사한 목표로 워싱턴 주립대학교 재료공학 연구팀이 생분해 폐플라스틱을 3D 프린팅에 재료로 바꾸는 기술에 관심을 보이고 연구를 하고 있다.
1907년 플라스틱이 나온 이후, 편리함으로 인해 급속도로 플라스틱 사용이 늘었고, 현재는 현재에는 감당하기 힘든 양의 플라스틱이 지구 환경을 오염하고 있다. 그 예 중 하나가 바로 몰디브의 인공섬 ‘칠라푸시’이다. 이 섬은 쓰레기로 넘처나며, 쓰레기 중 90%가 플라스틱이다. 해당 섬 주변에서 심각한 양의 미세 플라스틱이 검출되었으며 계속해서 플라스틱 쓰레기가 더해지자 소각을 하여 환경오염을 가속하고 있다.
플라스틱의 단단한 HDPE는 수명이 50년에서 100년이다. 이 플라스틱의 수명을 줄일 조약, “A Binding Global Agreement to Address the Life Cycle of Plastics”까지 만들어졌지만 그럼에도 불구하고 플라스틱은 여전히 환경오염의 주범이며 전 세계 플라스틱 생산량이 2030에서 2035년에는 2015년의 두 배와 2050년에는 세 배에 달할 것으로 추정된다.
