친환경 산업동향

제목 [러시아] 바이오매스에서 얻어지는 재활용 가능 3D 프린터용 폴리머 개발
작성자 tawake88
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3D 프린터의 재료에서는 플라스틱보다 더 인기 있는 선택 대상은 없을 것이다. 플라스틱은 선택할 수 있는 여러 다양한 종류가 있을 뿐만 아니라, 3D 프린터의 재료로서 가장 저렴하기 때문이다. 그러나 플라스틱은 전세계의 매립지에 가득 차 있으며, 고갈되고 있는 화석 원료에서 유래하였으며, 생산과 연소 공정에서 이산화탄소를 형성시킨다는 결정적인 문제점이 존재한다. 이번에 러시아 과학 아카데미의 과학자들이 이러한 문제점을 해소 할 수 있는 바이오매스에서 유래한 3D 프린터용 폴리머를 개발했다고 한다.  

 

3D 프린터와 같은 적층 가공 공정은 일반적으로 다른 제조 방식보다 환경에 이로운 것으로 알려져 있다. 그러나 여기서도 플라스틱 폐기물은 여전히 전세계적이 골치거리이다. 플라스틱은 다양한 합성, 반합성 및 가단성(malleable) 있는 유기 재료로 구성되어 있다. 이러한 점에서 보철, 크리스마스 트리 장식용 잎, 벌집용 상자, 우주 비행사를 위한 공급 제품과 같은 3D 프린터가 이용될 수 있는 여러 목적물들에 재활용 플라스틱을 이용하려는 시도가 지금까지 계속 진행되어 왔다.

 

3D 프린터용 폴리머는 유기 용매에 분해되고, 가열하면 쭈그러들고, 인쇄 면에 잘 부착되지 않는 것과 같은 단점들이 존재한다. 그러나 Valentine P. Ananikov 교수가 주도하는 연구팀은 이러한 문제점들을 제거하면서도 지속 가능한 제조 공정을 개발했다고 한다. 이들이 셀롤로스에서 재활용 가능하고, 용매 저항성이 높은 PEF(polyethylene-2,5-furandicarboxylate)로 불리는 고품질의 폴리머를 개발했다. 연구팀은 이번 연구 성과를 Angewandte Chemie에 논문으로 발표했다.

 

논문에 따르면 바이오매스에서 유래한 PEF는 용융 적층 모델링(fused deposition modeling: FDM) 3D 프린터에 이용할 수 있다고 한다. 바이오매스 원료인 셀룰로스에서 최종 목적물인 PEF 폴리머까지 전체 공정이 효율적으로 수행되었다. PEF 폴리머는 기존에 3D 프린터에 이용되어 온 ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PLA(polylactic acid), PETG(glycol-modified poly(ethylene terephthalate))보다도 뛰어난 화학 저항성을 보여주었다고 한다.

 

PEF 폴리머는 최적의 적합성, 열가소성, 박리 방지, 열 축소 감소와 같은 3D 프린터에서의 중요한 장점들을 보여주었다. 또한 PEF의 고온에서의 열 안정성 및 낮은 온도에서의 압출은 재활용 가능 3D 프린터로서의 가능성과 폐기물의 최소화를 보여주고 있다. 이번 시험에서는 3D 프린팅과 재활용의 순환을 수 차례 반복할 수 있음도 확인되었다. 이상의 결과는 탄소 중립 원료를 적층 가공에까지 확대시켜서 지속 가능한 개발의 길이 가능함을 제시하고 있다.

 



출처: 한국바이오안전성정보센터(KBCH)『바이오화학산업동향(TWB)』

원문출처 : https://www.3dprint.com/192814/3d-printing-biomass-polymer/

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