IR52장영실상

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제목	[IR52 장영실상] CJ제일제당 '완전 생분해 바이오 폴리머 PHA'
등록일	2022-03-07
내용	CJ제일제당이 만든 '썩는 플라스틱' 완전 생분해 바이오 폴리머 PHA가 2022년 10주 차 장영실상을 받았다. PHA란 미생물이 식물 등에서 유래한 성분을 먹고 세포 안에 쌓아놓은 고분자 물질의 일종이다. 분해가 어려워 토양과 해양을 오염시키는 기존 플라스틱과 달리 PHA로 만든 플라스틱은 바닷물이나 땅속에서 미생물에 의해 4~6개월이면 완전히 없어진다. 현재 시장에 나와 있는 대표적인 생분해 플라스틱 제품은 PLA와 PBAT다. 생물의 부산물(바이오매스)을 주원료로 사용해 탄소 배출 저감 효과가 있는 PLA는 탄소 배출 저감 효과는 있지만 특정 환경에서만 분해되기 때문에 현재의 재활용 시스템에서는 소각 처리된다. 또 다른 소재인 PBAT는 생분해가 가능하지만 석유에서 나온 소재이기 때문에 탄소 배출 저감 효과가 없다. CJ가 개발한 PHA는 100% 바이오매스를 원료로 미생물을 활용해 만들기 때문에 친환경성이 가장 높다. 하지만 그간 기술적인 한계가 있어 대규모 생산이 불가능한 소재로 인식돼왔다. CJ제일제당은 오랜 시간 축적한 합성생물학 기술과 대형 발효 기술을 기반으로 2016년에 인수한 미국 벤처기업 메타볼릭스사의 PHA 생산 기술을 상용화가 가능한 수준으로 끌어올려 제품화에 성공했다. 인수 당시 메타볼릭스사의 PHA 생산 기술은 상업화를 하기에는 원가 경쟁력이 부족했다. CJ제일제당은 2019년부터 상용화를 위한 PHA 기술 개발에 돌입한 후 2년 반의 연구 끝에 원가 경쟁력을 확보한 균주·발효 생산 기술을 개발할 수 있었다. 하지만 정제 과정에서 난관이 발생했다. 발효를 통해 미생물(대장균) 체내에 PHA가 만들어졌지만 미생물이 몸 안에 숨겨놓은 PHA를 꺼내 제품화하는 과정이 순탄치 않았다. 조건이 조금만 달라져도 공정 중에 PHA가 거대한 덩어리로 뭉쳐, 탱크 안으로 톱을 들고 들어가 PHA 덩어리를 분해해야만 했던 적도 있었다. 연구팀은 미생물의 상태를 실시간으로 관찰해 미생물의 상태에 맞는 추출 조건을 적용하는 모니터링 기술을 개발했다. 이를 통해 미생물이 만들어내는 물질임에도 불구하고 품질 제어가 가능해졌다. 특히 이 제품은 세계 최초·유일의 비결정성 PHA이기도 하다. 플라스틱은 용도에 따라 매우 다양한 형태를 가지고 있고 다양한 물성이 필요해 단단하기만 한 결정성 제품으로는 용도가 매우 제한적이다. 비결정성 제품은 다양한 물성의 제품을 생산할 수 있어 적용 가능한 제품의 범위가 매우 광범위하다.