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| 나프타 없이 만드는 대마 기반 플라스틱 포장재 | |||||||
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| 번호 | 218 | View | 19 | 등록일 | 2026-04-30 | 주제별 분류 | 기술 |
| 미국 코네티컷대학교 연구팀, 대마(Hemp)*에서 추출한 칸나비디올 성분을 활용하여 PET와 유사한 고성능 바이오 수지 pCBDC(Polycannabidiol carbonate) 개발 * 대마(Hemp) : 산업용 대마로, 환각 효과를 일으키는 성분이 0.3% 미만인 계통으로 환각작용이 없음 - (필요성) 오늘날 PET(Polyethylene terephthalate)는 생수병, 식품 포장재 등에 널리 쓰임. 가볍고 투명하며 가공이 쉬워 많이 사용하지만, 생산 과정에서 대량의 나프타를 이용함. 바이오 플라스틱인 PEF(Polyethylene furanoate)는 PET 수준의 내열성과 가스 차단성이 있으나, 옥수수·사탕수수 유래 원료를 사용해 식량 안보 이슈와 연결됨. 이에 따라 비(非)식량 자원을 활용하면서 PET 이상의 기계적 성능을 가진 고성능 바이오 플라스틱 개발이 요구됨 - (개발내용) 대마꽃에서 추출한 칸나비디올(CBD)을 별도의 화학 변화 없이 고분자 단량체(Monomer)로 직접 활용함. 일반적인 고분자 합성에서는 원료 물질에 특정 관능기를 도입하는 경우가 많지만, CBD는 분자 구조 내에 반응성 하이드록실기(-OH)가 두 개 있어 이 단계를 생략할 수 있었음. 이에 따라 공정이 단순해지고 전처리에 따른 부수적인 탄소 배출을 줄임 합성은 총 네 단계로 진행함. 먼저 반응기에 아르곤 기체를 주입하고, CBD와 촉매인 피리딘(Pyridine)을 혼합해 15분 동안 교반한 뒤 얼음 수조에서 냉각함. 별도로 공중합 단량체(Co-monomer)인 Triphosgene을 Dichloromethane에 녹인 용액을 제조함. 이 용액을 CBD와 피리딘 혼합용액에 한 방울씩 천천히 떨어뜨림. 이후 얼음 수조에서 300rpm으로 20분간 교반한 뒤, 얼음 수조를 제거하고 상온에서 4일간 교반해 중합 반응을 진행하고, 메탄올에 침전시켜 고분자를 회수함 최종적으로, 합성 수율 92% 및 분자량 158 kDa의 pCBDC를 얻음. 이러한 큰 분자량은 고분자 사슬 간 물리적 얽힘(entanglement)을 증가시켜 기계적 가공성이 뛰어남 완성된 pCBDC는 내열성·신축성·방수성·친환경성에서 기존 바이오 플라스틱 대비 우수한 성능을 나타냄. 유리전이온도는 95°C로 PET(75°C)보다 20°C 높아 물의 끓는점 근처에서도 변형 없이 형태를 유지함. 또한 최대 1,600%까지 늘어나는 높은 신축성을 보여 정밀한 필름 성형이나 복잡한 형상의 용기 제작에 활용 가능성이 높음. 물 접촉각은 102°로 방수성이 뛰어나 의료용 코팅 분야 등에 적용할 수 있음. 아울러 화학적 재활용이 가능한 구조를 갖추어 친환경성도 우수함.  <pCBDC 합성 및 특성>
- (기대효과) 연구팀은 전 세계 대마 재배 면적이 확대되고 CBD 정제 기술이 발달할수록 원료 가격이 낮아져 상용화 문턱이 낮아질 것으로 보고 있음. 가격 경쟁력이 확보되면 pCBDC는 유연 소자 기판, 고온 절연체 같은 산업용 소재에서부터 생수병, 식품 포장재에 이르기까지 PET가 점유하고 있는 넓은 영역을 대체할 수 있을 것으로 전망됨 |
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