비닐랩처럼 기능하면서도 식품 신선도 더 오래 유지할 수 있는 포장용 신소재 필름 개발돼 연구팀은 게딱지에서 키틴을 추출했다. 키틴은 갑각류와 곤충류의 외골격을 이루는 자연 생물고분자다. / 사진:GETTY IMAGES BANK포장용 비닐랩이 자연 섬유로 만들어진 신소재로 대체될 수 있다.
미국 조지아공과대학의 연구팀은 최근 비닐랩을 대체할 새로운 발명품을 소개했다. 미국 화학학회지 ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링에 발표된 연구에 따르면 나무와 게딱지를 사용한 새로운 자연분해 소재가 각종 제품의 포장에 쓰이는 비닐랩 대신 사용될 수 있다.
연구팀은 이 소재를 만들기 위해 게딱지에서 키틴을 추출했다. 키틴은 게 등의 갑각류만이 아니라 곤충과 곰팡이류의 외골격을 이루는 주요 성분이다. 키틴은 과학자들 사이에서 두 번째로 인기 있는 자연 생물고분자다. 가장 인기 있는 셀룰로스(섬유소)는 식물에서 나온다. 이번 연구는 나무에서 추출했다.
연구팀은 처음엔 셀룰로스만으로 신소재를 만들 생각이었다. 이 연구를 이끈 J. 카슨 메러디스 교수는 “우린 경량 합성물과 식품 포장에 사용하기 위해 셀룰로스 나노결정을 수년 동안 연구했다”고 설명했다. “재생가능하고 자연분해되는 포장 소재의 시장 기회가 아주 크기 때문이었다. 특히 식품 포장은 인구가 증가하면서 앞으로 더 중요해질 수밖에 없다.”
그러다가 연구팀은 셀룰로스가 음전하를 띠는 반면 키틴은 양전하를 띤다는 사실을 발견하면서 키틴에 주목하기 시작했다. 그들은 두 성분의 전하가 만드는 인터페이스 때문에 두 가지를 함께 사용하면 서로 잘 보완될 수 있다고 생각했다.
연구팀은 키틴과 셀룰로스의 나노섬유를 물에 넣어 폴리락틴산 필름(옥수수의 전분에서 추출한 원료로 만든 친환경 수지)에 각각 교대로 스프레이한 뒤 건조시켜 투명하고 유연하면서도 강한 결정체를 만들었다. 이 소재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 어느 정도 비슷했다. PET는 생수 등 음료를 담는 병과 플라스틱 필름 등 다양한 용도로 사용된다.
그러나 PET는 이상적이 아니라고 메러디스 교수는 말했다. “PET는 무정형이나 비결정체 성분을 상당히 갖고 있어 작은 가스 분자가 침투할 통로가 더 많다. 그러나 고형 결정체는 가스 분자가 투과하기 어렵다. 결정체 구조를 와해해야 하기 때문이다.”
그들이 개발한 신소재는 독성물질의 침투를 상당 부분 억제할 수 있기 때문에 식품을 더 오래 신선하게 보관할 수 있다는 뜻이다. 실제로 연구팀은 PET와 비교할 때 이 신소재는 산소 투과성이 67% 낮다고 설명했다. 아울러 갑각류 식품 산업에선 키틴이 넘쳐난다. 따라서 이 신소재가 게딱지의 지속가능한 사용에 도움이 될 수 있다.
이 소재는 아직 완벽하지 않다. 과학자들은 이 소재를 대량생산하는 방법을 찾아야 하고 수분 증발을 막는 효과를 개선해야 한다. 그러나 이 발명은 앞으로 플라스틱을 대체할 수 있는, 지속가능하고 자연분해되는 소재가 될 수 있을 것이다.
- 애비 인터란테 뉴스위크 기자
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