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한국공업화학회> 공업화학> 친환경 바이오 플라스틱의 동향

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친환경 바이오 플라스틱의 동향

Trends of Environment-friendly Bioplastics

이재춘 ( Jaechoon Lee ) , 배철민 ( Chaulmin Pai )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 27권3호
  • : 연속간행물
  • : 2016년 06월
  • : 245-251(7pages)

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목차

1. 서 론
2. 바이오매스 기반 분해성 플라스틱
3. 바이오 플라스틱 포장재
4. 생분해성 일회용 위생용품
5. 건축용 생분해성 고분자
6. 결 론
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지구온난화 방지 정책 및 플라스틱 쓰레기에 의한 환경오염 방지의 해결책으로 제시된 플라스틱의 원료 자체를 재생 가능한 원료로부터 생산된 일명 바이오매스 기반 바이오 플라스틱 중 대표적인 polylacticacid (PLA), 유해 화학물질이 포함될 가능성이 적은 장점으로 화장품 용도로 시장전개가 용이할 것으로 예상되는 polyglycolicacid (PGA), 미생물생산 바이오 플라스틱의 대표적인 polyhydroxyalkanoate (PHA), 가격 대비 우수한 물성의 전분/녹말계열 고분자 등의 동향을 살펴보고자 한다. 특히 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서의 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 개발 동향을 고찰해보았다.
Trends of bioplastics, especially biomass-based bioplastics which is one of the most promising ways to solve the depletion of fossil fuels and global warming problems, were investigated. Emerged bioplastic polymers such as polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA) for cosmetic additive, polyhydroxyalkanoate (PHA) produced by bacterial fermentation, and cost effective starch-based polymer were discussed with their general studies. Also recent technologies of environment-friendly bioplastics for packaging and construction materials as well as disposable hygienic goods were briefly reviewed.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2017-570-000219958

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  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 격월
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  • : 학술지
  • : 연속간행물
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1금속 나노 촉매를 활용한 선택적 알코올 산화 반응

저자 : 무하마드아시프후세인 ( Muhammad Asif Hussain ) , 느얀즈조셉 ( Nyanzi Joseph ) , 강온유 ( Onyu Kang ) , 조용훈 ( Young-hun Cho ) , 엄병헌 ( Byung-hun Um ) , 김정원 ( Jung Won Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 227-238 (12 pages)

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본 리뷰 논문은 지지화된 또는 고정화된 금속들 중 선택적 알코올 산화 반응에 적용된 나노 크기의 여러 금속 촉매들에 대해 집중적으로 서술한다. 금속 나노 촉매들은 넓은 표면적을 지닌 고체 지지체들의 표면 위에 금속 나노 입자들의 고른 분산을 통해 얻어진다. 이러한 나노 촉매들은 유기 합성, 연료 전지, 바이오 디젤 생산, 오일 크래킹, 에너지변환 및 저장, 의약, 수처리, 고체 로켓 추진체, 염료 제조 등 학문적·산업적 측면 모두 다양하게 사용될 수 있다. 더욱이, 응용성이 풍부한 중간체들을 생산하는 호기성 알코올 산화 반응에서 금속 나노 재료는 촉매로써 매우 중요하다. 금, 팔라듐, 류테늄, 바나디움 등과 같은 지지화된 금속 나노 촉매들의 알코올 산화 반응은 기존의 화학 당량적 반응과 달리 비용을 경감시키고 부반응물들을 줄임으로써 경제적이고 친환경적이다. 뿐만 아니라, 상온에서 진행된 나노 촉매 알코올 산화 반응에 대해서도 소개된다.

2CO2 부가반응에 적용된 Silica 담지 이온성 액체 촉매

저자 : 김동우 ( Dong-woo Kim ) , 김현국 ( Hyeon-gook Kim ) , 조득희 ( Deug-hee Cho )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 239-244 (6 pages)

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본 총설에서는 CO2와 에폭시 화합물의 부가반응에서 무정형, SBA, MCM 또는 상업적으로 쉽게 이용 가능한 다양한 silica 지지체에 담지된 이온성 액체의 촉매적 적용가능성에 대하여 검토하였다. CO2 부가반응에 의한 5원환 카보네이트의 합성에 대하여 담지된 이온성 액체의 구조적인 영향과 silica 지지체의 종류에 따른 촉매 활성을 검토한 바, 관능기 또는 금속을 보유한 이온성 액체인 경우에 촉매 성능이 개선됨을 알 수 있었다. 또한 silica에 담지된 이온성 액체(SSIL) 촉매의 재사용성과 반응메커니즘을 조사하여 제시하였다.

3친환경 바이오 플라스틱의 동향

저자 : 이재춘 ( Jaechoon Lee ) , 배철민 ( Chaulmin Pai )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 245-251 (7 pages)

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지구온난화 방지 정책 및 플라스틱 쓰레기에 의한 환경오염 방지의 해결책으로 제시된 플라스틱의 원료 자체를 재생 가능한 원료로부터 생산된 일명 바이오매스 기반 바이오 플라스틱 중 대표적인 polylacticacid (PLA), 유해 화학물질이 포함될 가능성이 적은 장점으로 화장품 용도로 시장전개가 용이할 것으로 예상되는 polyglycolicacid (PGA), 미생물생산 바이오 플라스틱의 대표적인 polyhydroxyalkanoate (PHA), 가격 대비 우수한 물성의 전분/녹말계열 고분자 등의 동향을 살펴보고자 한다. 특히 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서의 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 개발 동향을 고찰해보았다.

4항공기용 복합소재의 개발 및 연구동향

저자 : 김득주 ( Deuk Ju Kim ) , 오대윤 ( Dae Youn Oh ) , 정문기 ( Moon Ki Jeong ) , 남상용 ( Sang Yong Nam )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 252-258 (7 pages)

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중량의 감소 및 향상된 기계적 특성은 항공 우주 산업으로의 적용을 위한 재료의 새로운 소재를 개발하기 위해 주요한 인자이다. 복합소재는 가벼운 무게와 탁월한 물성으로 항공기와 타 교통수단용 소재로써 주목을 받아왔다. 특히 섬유강화 복합소재의 경우 금속을 대신할 소재로 사용되어 왔는데 이는 금속과 고분자 소재보다 우수한 물성을 나타내기 때문이다. 이러한 이유로 복합소재는 비행기의 구조물로 사용되어 왔다. 본 리뷰에서는 항공기에 적용된 복합소재의 장점과 섬유강화 플라스틱 복합소재 소재에 대하여 정리하였다.

5Norbornene Dialkyl Ester가 첨가된 Isoprene Rubber의 가공성 및 물성에 관한 연구

저자 : 정혜인 ( Hye-in Jeong ) , 조남철 ( Nam-chol Jo ) , 우제완 ( Je-wan Woo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 259-264 (6 pages)

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본 연구에서는 norbonene dialkyl ester 6종을 isoprene rubber에 적용하여 내분비계 교란물질인 DEHP에 대한 대체 가능성을 평가하였다. IR 시편은 isoprene rubber (IR)와 norbonene dialkyl ester, 가황제 등을 배합하여 제작하였으며, 토크 값, 스코치 시간, 최적가황시간, 무니점도를 측정하여 가공성을 평가하였고, 경도, 인장강도, 100% modulus, 신율 등 물성을 평가하여 이를 DEHP를 적용한 경우와 비교하였다. 그 결과 토크 값의 경우 최저토크, 최대토크 모두 DEHP보다 낮거나 유사한 값을 나타내었고, 스코치 시간, 최적가황시간은 DEHP보다 같거나 길게 측정되었다. 무니점도는 DEHN이 낮은 값을 나타내어 DEHP를 첨가한 경우보다 가공성이 우수함을 확인하였다. 경도와 열적 특성의 경우 norbornene계 화합물이 DEHP와 같거나 유사한 경향을 보였다. 인장특성의 경우 선형의 알킬기를 가진 norbornene계 화합물을 적용한 경우가 우수함을 확인하였다.

6Covalent Organic Framework (COF-10)를 이용한 암모니아 흡착 및 탈착에 관한 연구

저자 : 양희나 ( Heena Yang ) , 김익태 ( Iktae Kim ) , 고영돈 ( Youngdon Ko ) , 김신동 ( Shindong Kim ) , 김화중 ( Whajung Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 265-269 (5 pages)

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수소가 청정 에너지 원으로서의 중요성이 증가하면서 수소의 생산원인 암모니아 기체가 큰 주목을 받고 있다. 그러나 암모니아가 금속을 잘 부식시키고 유독성을 가지고 있기 때문에 암모니아의 저장과 운반을 가능하게 하는 흡착제의 연구가 다각도로 진행되고 있다. 이 중 공유결합 유기구조 물질(covalent organic framework)의 하나인 COF-10은 붕소를 포함한 큰 기공을 가진 물질이다. 암모니아 흡착과정에서 COF-10의 구조 안에 있는 붕소는 루이스 산으로 작용하여 암모니아와 강한 결합을 한다. 본 논문에서는 이러한 COF-10을 합성하여 BET, XRD, FT-IR을 통해 구조를 확인한다. 또한 TPD와 등온 흡착 실험을 통해 실제 암모니아의 흡착능력에 대한 분석을 진행하였다. COF-10는 9.79 mmol/g 으로 우수한 암모니아 흡착 능력을 보였으며 암모니아 흡착제로서 활용 가능할 것으로 사료된다.

7HDPE/케나프/열팽창성 마이크로 캡슐의 물성에 미치는 섬유 길이 및 화학처리 영향

저자 : 구선교 ( Sun Gyo Ku ) , 이종원 ( Jong Won Lee ) , 김연철 ( Youn Cheol Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 270-275 (6 pages)

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길이가 다른 두 종류의 케나프 섬유(kenaf fiber, KF)가 적용된 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE)/KF 복합체를 이축압출기를 이용하여 제조하였다. HDPE/KF 복합체의 발포를 위해 열팽창성 마이크로캡슐(thermal expandable microcapsule, EMC)이 이용되었다. 0.3과 3 mm 길이의 KF가 사용되었고, KF와 EMC의 함량은 각각 20 wt%와 5 wt%로 고정하였다. 화학처리된 KF의 FT-IR 결과 1700과 1300 cm-1 근처에서의 피크 감소를 보여주는데, 이는 KF성분 중 리그닌과 헤미셀룰로오스가 감소되기 때문으로 유추할 수 있다. 발포비중, 인장특성을 평가할 때 3 mm 섬유를 사용한 복합체의 물성이 양호하게 나타났지만, 섬유의 길이가 길수록 열분해에 의한 외관 불량 등의 문제가 발생할 수 있어 산업적 응용에 따라 적절한 섬유 길이의 선택이 요구된다. 화학 처리한 0.3 mm KF가 사용된 복합체의 인장강도가 소폭 증가하였다.

8감잎, 엉겅퀴, 뉴그린으로부터 플라보노이드성분의 추출

저자 : 홍인권 ( In Kwon Hong ) , 박보라 ( Bo Ra Park ) , 전길송 ( Gil Song Jeon ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 276-279 (4 pages)

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본 연구에서는 항산화성분 함량이 높다고 알려진 천연물인 감잎, 엉겅퀴, 뉴그린을 이용하여 유효성분을 추출하고 DPPH radical scavening activity와 플라보노이드성분 함량분석을 수행하였다. 추출에 사용된 추출용매로는 초순수와 주정을 이용하였고, 초순수-주정의 비율, 시료의 양, 추출시간, 추출온도 등을 변수로 설정하였다. 각 천연물의 최적추출조건은 추출시간(2.5~3.5 h), 시료의 양은 50 g/L이었고, 주정/초순수의 부피비와 추출온도의 경우 각각 감잎(55~65 vol%, 50~60 ℃), 엉겅퀴(40~50 vol%, 55~65 ℃), 뉴그린(55~65 vol%, 50~60 ℃)으로 나타났다. 또한 추출된 유효성분의 항산화능과 플라보노이드성분 함량분석 결과 감잎 > 엉겅퀴 > 뉴그린 순으로 크게 나타났다.

9마이크로웨이브 에너지를 이용한 안젤리카로부터 유효성분의 추출

저자 : 이승범 ( Seung Bum Lee ) , 김훈기 ( Hoon Gi Kim ) , 전길송 ( Gil Song Jeon ) , 홍인권 ( In Kwon Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 280-284 (5 pages)

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본 연구에서는 안젤리카로부터 기능성 유효성분을 추출하기 위해 기존의 용매추출법과 마이크로웨이브 추출법을 이용하여 각 변수에 따른 추출량을 확인하였다. 또한 안젤리카로부터 추출된 유효성분의 항산화능 및 플라보노이드성분 함량, 총폴리페놀성분 함량 등을 측정함으로써 유효성분의 기능성을 평가하였다. 기존의 용매추출법의 최적조건인 추출시간(2 h), 주정/초순수의 부피비(60 vol%), 추출온도(60 ℃)에서 20.6 wt%의 유효성분이 추출되었다. 또한 마이크로웨이브 추출법의 최적조건인 마이크로웨이브 조사시간(6 min), 마이크로웨이브 세기(600 W), 주정/초순수의 부피비(60 vol%)의 조건에서 유효성분이 22.8 wt% 추출되어 기존의 용매추출법에 비해 빠른 시간에 추출이 완료됨을 알 수 있었다. 안젤리카로부터 추출된 유효성분의 추출량 유효성분의 항산화능은 DPPH radical scavening activity로 31.46%이었고, 플라보노이드성분 함량은 14.20 mg QE/mg dw, 그리고 총 폴리페놀 함량은 11.70 mg GAE/g으로 나타났다.

10불소화 일라이트 및 탄소나노튜브 강화 에폭시 복합재의 기계적 및 열적 특성

저자 : 이경민 ( Kyeong Min Lee ) , 이시은 ( Si-eun Lee ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 김형기 ( Hyeong Gi Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 27권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 285-290 (6 pages)

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에폭시 복합재의 물성을 향상시키기 위하여, 일라이트 및 탄소나노튜브가 불소 가스로 표면처리 되었다. 불소화 처리된 일라이트 및 탄소나노튜브는 엑스선 광전자 분광기를 이용하여 분석하였고, 그 복합재의 기계적 및 열적 특성을 평가하였다. 이 에폭시 복합재는 미첨가 에폭시 복합재와 비교하여 인장강도는 약 59%, 충격강도는 18%, 열안정성은 124%로 크게 향상됨을 확인하였다. 에폭시 복합재의 기계적 및 열적 특성의 향상은 일라이트 및 탄소나노튜브의 불소화가 에폭시 내에서 분산성을 향상시키고 에폭시 수지와의 계면 결합력을 증가시켰기 때문이다.

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