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미국의 환경 전문매체인 TCD(The Cool Down)은 6일(현지 시간) 네덜란드 바게닝겐 대학교 연구소(Wageningen University & Research)의 박사과정 학생인 소피 반 랑게(Sophie van Lange)가 플라스틱 대체품 개발에 성공한 사실을 보도했다.
이 소재는 양전하와 음전하 사이의 인력에 의해 발생하는 다양한 분자 간 상호작용을 통해, 강력한 화학적 결합으로 인해 재활용이 어려운 플라스틱 제품의 한계를 극복하고 재활용성을 향상할 수 있다. 또 분자 간 강력한 결합을 형성해 플라스틱의 강도와 내구성을 향상, 제품 수명을 연장하고 폐기물 발생을 줄이는 데 도움이 되는 것이 특징이다. 또한, 열로 플라스틱의 구멍이나 기타 손상을 복구할 수 있어 폐기물 발생 규모를 줄일 수 있다.
플라스틱 폐기물의 문제점
플라스틱은 가벼우면서도 강하고 다양한 모양과 색상으로 만들 수 있는 재료로, 일상생활에서 많은 제품에 사용되고 있다. 그러나 플라스틱은 쉽게 분해되지 않아 환경오염과 미세플라스틱 문제를 야기하고 있다.
특히, 일회용 플라스틱은 대부분 재활용되지 않고 쓰레기로 버려져 바다와 땅에 쌓이고 있다. 이런 플라스틱 쓰레기는 인간의 건강에도 해로운 영향을 준다. 플라스틱은 유해한 화학물질을 함유하거나 방출하며, 미세플라스틱은 식물과 동물, 인간의 몸속에 쌓여 호르몬 장애나 암 등의 질병을 유발할 수 있다.
유엔 환경 프로그램에 따르면, 매년 약 4억4100만 톤의 플라스틱 폐기물이 배출되고, 이 중 80%가 쓰레기로 처리된다. 유엔은 플라스틱이 분해되는 데 최장 500년이 걸린다고 보고했다.
플라스틱 대체품의 발전
이런 문제를 해결하기 위해 친환경적이고 지속가능한 신소재를 개발하고 있다.
영국의 케임브리지대 연구팀은 거미줄의 단백질 구조를 모방해 일회용 포장재로 쓸 수 있는 식물성 플라스틱을 개발했다. 내구성과 안정성이 기존 플라스틱과 대등할 뿐만 아니라 가정에서 쉽게 분해된다.
국내에서 LG화학은 세계 최초로 친환경 PCR 화이트 ABS 상업생산에 성공했으며, 합성수지와 비슷한 생분해성 신소재를 개발하며 환경오염 및 미세플라스틱 문제 해결에 적극적으로 나서고 있다. 또한, 한국화학연구원은 게 껍데기에서 추출한 키토산 천연물질을 활용해 미세플라스틱을 대체할 후보물질을 개발했다. 불에 잘 타지 않는 난연성 탄소섬유 복합소재도 개발한 바 있다.
플라스틱 대체품의 상용화와 전망
신소재 개발은 플라스틱 폐기물 문제를 해결하는 데 큰 도움이 될 것이다. 그러나 신소재의 상용화는 쉽지 않은 과정이다. 신소재의 안전성·효율성·경제성 등을 검증하고, 기존 플라스틱보다 우위를 갖출 수 있는지 입증해야 한다. 또한, 신소재의 생산과 사용에 따른 환경적·사회적·윤리적 영향도 고려해야 한다. 이는 시간과 비용이 많이 들며, 다양한 이해관계자의 협력이 필요하다. 따라서 신소재의 상용화는 몇 년에서 몇십 년에 걸친 장기적인 과제로 볼 수 있다.
다행인 것은 플라스틱 시장에 틈새가 있다는 점이다. IMARC 그룹 보고서에 따르면, 2023년 플라스틱 시장이 약 5700억 달러로 막대하다. 환경 보호, 규제 강화, 소비자 인식 변화 등의 요인에 따라 변화할 수 있고, 단일 시장으로 정의하기는 어렵지만, 대체 시장도 함께 성장하고 있다.
얼라이드 마켓 리서치(Allied Market Research)에 따르면, 바이오플라스틱은 2023년 약 110억 달러로, 2030년 약 168억 달러로 성장할 전망이다.
생분해성 플라스틱도 그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)에 따르면, 2023년 약 50억 달러가 2028년 약 120억 달러로 성장하리라 예측했다. 재활용 플라스틱은 리서치 앤 마켓(Research and Markets)에 따르면, 2023년 약 600억 달러, 2023~2026년 연평균 성장률이 7.5%로 약 650억 달러 규모에 이를 것으로 예상된다.
플라스틱 사용량을 점차 줄여가면서 대체 시장을 더 키워간다면 플라스틱 오남용 문제 해결에 도움이 될 것이다.
플라스틱 대체품의 상용화는 지구 환경과 인간 건강을 위해 필수적인 과제다. 대체품의 개발과 확산은 산업 경쟁력과 미래 성장동력을 높일 기회도 된다. 특히 우리는 플라스틱 대체품 개발 분야에서 세계 선도적인 역할을 하고 있다. 플라스틱 대체품 개발을 통해 환경 보호와 산업 경쟁력을 동시에 높일 기회를 잡아가야 한다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
