4차 산업혁명 시대의 유망 바이오소재: PLA 중심

본 내용은 " 본과목을 수강하면서 수강내용을 바탕으로 1개 소재 또는 여러개의 소재에 대한 예를 들어 본인의 생각에 대하여 미래에는 어떤 바이오소재 또는 어떤 재료가 유망할 것인가에 대하여 기술하여 제출하시길 바랍니다. " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.01.20

문서 내 토픽

• 1. PLA(Poly Lactic Acid)의 개요 및 특성

  PLA는 옥수수와 감자 등의 전분에서 얻어지는 젖산을 원료로 제조되는 생분해성 고분자입니다. L체로만 구성된 PLLA는 PET와 비슷한 물성을 보이며, 다른 생분해성 고분자와 달리 대량생산이 용이하고 플라스틱을 효과적으로 대체할 수 있습니다. PLA는 다른 석유화합물과 융합하여 새로운 차량용 바이오 플라스틱을 만들 수 있으며, 기존 바이오 소재들에 비해 강도와 열저항성이 높아 실제 산업 응용에 적합합니다.

• 2. 자동차 산업에서의 PLA 응용

  PLA는 자동차 부품 대체 소재로 실제 사용되고 있습니다. 혼다의 FCX 컨셉트 카에는 바이오 플라스틱 PTT와 PLA 소재가 기존 PET 섬유를 대체하여 사용되고 있으며, 현대 모비스에서는 PLA 시트를 이용한 자동차용 크러쉬 패드를 연구 중입니다. PLA는 이미 여러 산업에서 연구가 진행 중이고 수율 관점에서 산업화 단계가 진행 중이어서 가장 유망한 바이오 소재로 평가됩니다.

• 3. 의료용 소재로서의 PLA 활용

  PLA는 인체에 유해하지 않아 생체고분자로 의료 산업에 응용 가능합니다. 수술용 봉합사로 사용 시 생분해성으로 인해 자동으로 녹아 실밥 제거가 불필요하며, 뼈와 연골 조직 재생을 위한 재료로도 사용됩니다. 세라믹 소재와 결합 시 생분해 속도와 강도를 조절할 수 있으며, 다공성 스펀지나 하이드로젤 형태로도 활용 가능하여 연골 재료로서의 장점이 있습니다.

• 4. 환경문제 대응과 바이오소재의 필요성

  플라스틱은 가볍고 저렴하지만 재활용이 어렵고 생분해되지 않아 환경에 심각한 피해를 입히고 있습니다. 세계 각국이 기후변화 대응을 위해 협약을 맺고 플라스틱 사용을 줄이려 하고 있으며, 기존 석유 기반 폴리머(PU, PE, PET, PP)는 폐기될 때까지 이산화탄소를 배출합니다. 따라서 생분해 가능한 환경친화적 바이오소재 개발이 필수적이며, PLA와 같은 소재가 점유율을 높여나갈 것으로 예상됩니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. PLA(Poly Lactic Acid)의 개요 및 특성

  PLA는 옥수수나 사탕수수 같은 재생 가능한 자원에서 추출한 젖산을 기반으로 하는 생분해성 고분자로, 기존 석유 기반 플라스틱의 훌륭한 대안입니다. PLA의 가장 큰 장점은 우수한 생분해성과 낮은 환경 영향입니다. 또한 투명성, 강도, 가공성이 우수하여 다양한 산업에 적용 가능합니다. 다만 내열성이 낮고 취성이 있다는 한계가 있으며, 특정 조건에서만 생분해되므로 실제 환경에서의 분해 속도는 느릴 수 있습니다. 지속 가능한 소재로서의 가치는 높지만, 기술 개선과 인프라 구축이 필요합니다.

• 2. 자동차 산업에서의 PLA 응용

  자동차 산업에서 PLA의 활용은 경량화와 환경 친화성 측면에서 매력적입니다. 내부 트림, 대시보드, 시트 쿠션 등 비구조적 부품에 적용되고 있으며, 무게 감소로 연비 개선에 기여합니다. 그러나 자동차는 고온, 고습도, 기계적 스트레스 등 극한 환경에 노출되므로, PLA의 낮은 내열성과 내구성은 주요 제약입니다. 구조적 부품에 적용하기 위해서는 복합재료 기술과 개질 기술의 발전이 필수적입니다. 향후 기술 개선이 이루어진다면 자동차 산업에서의 PLA 활용 범위는 크게 확대될 것으로 예상됩니다.

• 3. 의료용 소재로서의 PLA 활용

  PLA는 의료 분야에서 가장 성공적으로 활용되는 생분해성 고분자입니다. 봉합사, 약물 전달 시스템, 조직 공학 스캐폴드, 정형외과 임플란트 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 생체 적합성이 우수하고 체내에서 자연스럽게 분해되어 추가 제거 수술이 불필요하다는 장점이 있습니다. 또한 분해 속도를 조절하여 약물 방출 시간을 제어할 수 있어 맞춤형 치료가 가능합니다. 다만 분해 과정에서 산성 부산물이 발생하여 염증 반응을 유발할 수 있으므로, 이를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있습니다. 의료용 소재로서 PLA의 잠재력은 매우 높습니다.

• 4. 환경문제 대응과 바이오소재의 필요성

  플라스틱 오염은 전 지구적 환경 위기로, 바이오소재의 개발과 도입은 필수적입니다. PLA를 포함한 생분해성 고분자는 해양 생물 피해 감소, 토양 오염 완화, 탄소 배출 저감 등 다양한 환경 이점을 제공합니다. 그러나 바이오소재만으로는 근본적 해결이 불가능하며, 순환 경제 체계 구축, 재활용 인프라 확충, 소비자 인식 개선이 함께 이루어져야 합니다. 또한 바이오소재 생산 과정에서의 에너지 소비와 농지 사용 문제도 고려해야 합니다. 환경 문제 해결을 위해서는 바이오소재 개발, 정책 지원, 사회적 인식 변화가 통합적으로 추진되어야 합니다.