생분해성 키토산 등으로 이루어진 친환경 나노 입자로 미세플라스틱, 섬유, 하이드로겔 등 자연에서 분해되지 않는 물질을 대체할 수 있는 중합체 합성 기술

지구상에 풍부하게 존재하는 바이오매스 기반의 지속가능한 친환경 소재를 활용하여 미세플라스틱 유래 환경오염 및 인체 유해성 문제해결에 기여

향후 5년 : 친환경 소재의 다양한 물성 구현 및 용도에 따른 생분해 속도 제어 기술 확립

향후 10년 : 저비용․친환경 가공 공정기술 및 대량생산 시스템 구축

1) 친환경 나노입자의 제조 기술 - 키틴, 셀룰로오스 등 원료의 가공을 통한 나노섬유․나노결정화 및 공정 최적화 기술 - 다양한 물성 구현 및 응집 방지를 위한 나노입자의 표면처리․개질 기술 - 나노구조 제어 및 품질 균일화 기술 - 효율적인 건조․분산 기술 및 제조공정 단순화 2) 나노 복합 생분해성 고분자 중합 및 물성 개선 기술 - PLA, PBAT 등 기 상용화된 친환경 고분자의 단점(가공 취약성, 내구성, 열 불안정성 등)을 보완하는 기계적 물성 개선 및 기능성 향상 - 친환경 소재의 경량화․고강도화를 위한 나노입자 혼화성 개선기술 및 in-situ 중합 기술 3) 친환경 고분자의 생분해성 제어 기술 - 포장재, 각종 생활용품 등 용도에 따른 생분해 속도 차별화를 위한 관능기 도입 및 개질 기술 - 제품 유통 중 분해 방지를 위해 특정 후처리 또는 특정 조건 하에서 분해가 진행되도록 하는 생분해 거동 제어 기술 - 폐자원 순환을 위한 화학적 재활용이 가능한 신소재 관련 기술 개발

기존 석유화학 기반 난분해성 소재와 대등한 사양의 물성, 가격 경쟁력 확보를 통한 생분해성 소재의 적용 제품군 확대 및 원천기술 개발 저변 확대

미국, 유럽, 일본 등은 중장기적인 생분해성 바이오플라스틱 개발 로드맵 마련 및 산업 육성 정책 추진 - 습윤밴드, 기저귀, 태양전지, 자동차 내장재 등 다양한 용도로 생분해성 나노물질 적용 방안 연구 스웨덴 왕립 공과대학교의 연구진은 화학적 개질을 최소화한 저비용․ 친환경 공법으로 분산성이 개선된 셀룰로오스 유래 나노섬유인 CNF를 제조, 기존 공법으로 제조한 CNF와 유사한 기계적 물성 확보(ACS Nano, 2020) 미국 조지아대학교 연구진은 CNF 하이드로젤과 키토산 복합체를 사용한 친환경적 섬유 염색 공법 발표(Green Chem., 2021) 일본 제지회사는 생분해성 나노물질 기반 화장품, 기저귀 등 개발

기존 석유화학 분야의 기업, 정부 출연연구기관 및 대학 중심의 생분해성 소재 개발 진행 - SKC*, CJ제일제당 등이 생분해성 나노물질 기반 PBAT, PHA 친환경 복합체 소재의 물성 강화 및 양산 기술 개발 본격화 * 한국화학연구원 기술이전 - 한국화학연구원 연구진은 생분해성 키토산/PBS 나노 복합체를 합성하여 6개월 내 완전 분해되는 고강도 비닐봉지를 개발한 데에 이어 생분해성 항균 마스크 필터 개발(Carbohydr. Polym., 2019 / Adv. Sci., 2021) - 한국기계연구원 연구진은 난분해성 폴리스티렌을 대체하기 위해 키토산 기반 친환경 나노코팅 공정을 개발(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019) - 포스텍 연구진은 실험실 창업을 통해 커피 찌꺼기 등에서 셀룰로오스 나노결정, 나노키틴 기반 하이드로젤 개발

지속가능한 친환경 소재의 원천기술 확보를 통한 시장성 확보 - 소비자․산업계의 친환경 제품에 대한 관심이 증가함에 따라 생분해성 소재 시장은 매년 지속적으로 성장하고 있으며, 2023년 7조 3,000 억원 규모가 될 것으로 예상(MarketandMarkets, Bioplatics& Biopolymers Market, 2018)전 세계적으로 친환경 산업구조로 변화하는 추세이므로 석유화학 유래 난분해성 소재(플라스틱, 섬유 등) 대체 가능성에 따른 막대한 경제적 파급효과 기대

탈석유 소재 개발을 통한 글로벌 기후변화 및 미세플라스틱 유래 환경오염 이슈 해결에 일조

친환경 바이오소재 분야의 선진국과 3년의 기술격차* 극복을 위한 적극적인 산업․인력 육성 강화 * 2020 기술수준평가(친환경 바이오소재 기술), 한국과학기술평가원생분해성 나노물질 기반 중합체의 대량생산 시스템 구축 및 제품화를 위한 전주기 연구개발 지원 필요다양한 조건(수계, 해양 등)에서의 생분해 거동 평가 및 표준시험방법 확립유망한 생분해성 소재의 시제품 생산․상용화를 위한 연구자-수요기업 간 네트워크 및 해외 시험평가기관과의 협력체계 구축

생분해&키토산|친환경&나노|중합체&합성