환경뉴스

환경분야: 자원순환
국가: 전세계-공통
출처: https://japantoday.com/category/features/environment/researchers-develop-biodegradable-plant-based-packaging-from-natural-fibers-%E2%80%93-new-research
게시일: 2026.04.01

내용

■ 기술/연구 개요

○ 미국 조지아공과대학교 메러디스(J. Carson Meredith) 교수 연구팀이 키틴과 셀룰로오스를 혼합한 바이오 기반 포장재 필름을 개발함.

○ 해당 필름은 생분해 및 퇴비화가 가능하며, 산소와 수분을 동시에 차단하는 성능을 갖춤.

○ 연구팀은 2025년 10월 발표한 최신 성과에서 그간의 개별 연구 성과들을 하나로 통합한 필름 개발에 성공함.

■ 연구 배경

○ 기존 플라스틱 포장재는 다층 구조로 인해 재활용이 어려워 대부분 매립지로 폐기되는 일회용 소재로 사용됨.

○ 연구의 출발점은 2014년의 우연한 실험으로, 게 껍데기에서 추출한 키틴 나노섬유가 기존 포장용 플라스틱보다 산소 투과율이 낮은 치밀한 투명 필름을 형성한다는 사실을 발견함.

■ 기술 원리 및 개발 과정

○ 2018년 연구팀은 키틴과 셀룰로오스 나노소재를 스프레이 방식으로 적층 코팅하는 기법을 개발함. 두 소재는 전하가 반대여서 결합 시 치밀한 계면을 형성하며, 단독 사용 시보다 우수한 차단 성능을 발휘함.

○ 이후 롤투롤(roll-to-roll) 코팅 기법으로도 구현 가능함을 확인하였으나, 습기에 취약하다는 한계가 남아 있었음.

○ 2024년에는 카르복시메틸셀룰로오스와 구연산을 결합하면 수분 차단성이 향상된다는 사실을 발견함. 구연산이 셀룰로오스 분자 간 가교를 형성해 수분 흡수를 억제하는 원리임.

○ 2025년 10월 이상의 성과를 통합하여, 산소와 수분을 모두 효과적으로 차단하는 바이오 기반 필름을 완성함.

■ 기존 기술 대비 장점

○ 습도 80% 조건 테스트에서 일반 포장용 플라스틱과 동등하거나 그 이상의 차단 성능을 보임.

○ 이러한 성능은 소재가 얇은 필름 형태로 성형되면 스스로 치밀한 구조를 이루어, 수증기에 의한 팽창을 억제하는 데서 비롯됨.

■ 향후 전망 및 과제

○ 연구팀은 특허 출원을 완료하고, 산업 파트너와 협력하여 구체적인 포장 용도를 개발 중임.

○ 현재 바이오 기반 원료의 공급량이 기존 플라스틱 대비 부족하여 공급망 구축이 필요하며, 실험실 규모에서 산업 생산 규모로의 전환에도 수년이 소요될 전망임.

○ 각국 정부의 일회용 플라스틱 규제와 기업의 지속가능성 목표가 바이오 기반 필름 채택의 주요 동인이 될 것으로 언급됨.

■ 용어 설명

* 키틴: 게·바닷가재 껍데기와 버섯 등에서 얻어지는 고분자 소재로, 현재 수처리 필터·상처 드레싱 등에 활용됨.

* 셀룰로오스: 식물에서 얻어지는 고분자 소재로, 키틴과 반대 전하를 띠어 결합 시 치밀한 차단층을 형성함.

* 롤투롤 코팅: 종이나 생분해성 플라스틱 같은 소재의 대형 롤에 코팅을 연속 도포하는 산업용 공정으로, 대량 생산에 적합함.

태그

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