눅눅해지지 않는 100% 생분해성 종이 빨대 개발

2023년 2월 1일

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국립과학기술연구회

현재 시중에 나와 있는 종이 빨대는 종이만으로 완전히 만들어진 것은 아니다. 100% 종이로 만든 빨대는 액체와 접촉하면 너무 눅눅해져 빨대로 기능을 할 수 없습니다. 따라서 표면을 코팅해야 합니다.

종이 빨대에 가장 일반적으로 사용되는 코팅 재료는 폴리에틸렌(PE) 또는 아크릴 수지입니다. 이는 비닐봉지 및 접착제 제조에 사용되는 재료와 동일합니다. 종이컵 역시 종이 빨대와 동일한 재질로 코팅되어 있습니다. 이전의 많은 연구에서는 버려진 종이컵에 코팅된 폴리에틸렌이 완전히 분해되지 않고 작은 입자로 분해되어 미세플라스틱이 될 수 있다고 보고했습니다. 더욱이 이러한 종이 제품은 종이와 플라스틱(매우 다른 두 가지 재료)으로 만들어지기 때문에 재활용이 어렵습니다.

기존의 종이 빨대는 사용이 불편합니다. 액체와 장기간 접촉하면 축축해집니다. 그리고 이 빨대를 탄산음료를 마실 때 표면 특성상 거품이 많이 발생하게 됩니다. 현재 종이 빨대를 대체할 수 있는 폴리유산(PLA) 빨대와 벼 빨대가 시중에 나와 있다. 그러나 옥수수 플라스틱 빨대라고도 알려진 PLA 빨대는 바다에서 잘 분해되지 않습니다. 볏짚은 환경에서 잘 분해되는 반면, 대량생산이 어렵고 단면이 날카로워 가격이 비싸다는 단점이 있다.

한국화학연구원 오동엽, 곽호중 박사와 서강대 박제영 교수 공동연구팀이 100% 생분해되고, 기존 종이 빨대보다 성능이 뛰어나며, 대량 생산이 용이한 친환경 종이 빨대를 개발했다. . 이 연구는 Advanced Science 저널에 게재되었습니다.

연구팀은 자신들의 기술을 이용해 소량의 셀룰로오스 나노결정을 첨가해 코팅재를 만드는 방식으로 잘 알려진 생분해성 플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 합성했다. 첨가된 셀룰로오스 나노결정은 종이의 주성분과 동일한 물질로, 코팅 과정에서 생분해성 플라스틱이 종이 표면에 견고하게 부착될 수 있도록 해준다.

기존의 종이 빨대에는 플라스틱 코팅을 빨대 표면에 강력하게 부착하는 재료가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 빨대의 표면이 플라스틱으로 균일하게 코팅되지 않아 사용에 방해가 됩니다. 이로 인해 발생하는 가장 큰 한계는 액체가 코팅되지 않은 부분에 닿으면 빨대가 눅눅해지고, 종이 빨대를 탄산 음료에 남겨두면 거품이 광범위하게 형성된다는 점입니다. 코팅되지 않은 부분은 물과 쉽게 결합되는 반면, 코팅된 플라스틱 부분은 물을 밀어내는 성질이 있어 종이 빨대의 요철면에 탄산음료가 닿는 현상이 발생하기 때문이다.

이러한 한계는 우리 연구팀이 개발한 새로운 종이 빨대에 의해 극복되었습니다. 코팅제가 빨대 표면을 균일하고 강력하게 감싸주므로 탄산음료에서 쉽게 눅눅해지거나 거품이 발생하지 않습니다. 또한 코팅재는 종이와 생분해성 플라스틱으로 되어 있어 완전히 분해되어 분해가 됩니다.

연구팀은 이러한 친환경 종이 빨대가 차가운 음료와 뜨거운 음료 모두에서 물리적 무결성을 유지한다는 사실을 발견했습니다. 연구진은 또한 빨대가 물, 차, 탄산음료, 우유, 기타 지질이 함유된 음료 등 다양한 음료를 저어주거나 액체와 장기간 접촉해도 젖지 않는 것을 발견했습니다. 신형 종이빨대와 기존 종이빨대의 눅눅함 정도를 비교하였다. 기존의 종이 빨대는 5°C의 찬물에 1분간 담근 후 약 25g의 추를 매달았을 때 심하게 휘어졌습니다. 반면, 새로운 종이 빨대는 동일한 조건에서 무게가 50g 이상에서도 많이 휘어지지 않았습니다.