보도자료
배포일	2021년 10월 0013일(화수)			엠바고	온라인 : 2021년 10월 0013일(O수) 0012:00 지 면 : 2021년 10월 0014일(O목) 00:00조간
문 의	연구부서	정밀·바이오화학연구본부 박제영 선임연구원(052-241-6315, 010-4014-4330) 정밀·바이오화학연구본부 오동엽 선임연구원(052-241-6316, 010-7433-3340)
	홍보부서	과학확산실 양경욱 실장(042-860-7998, 010-5564-1700) 과학확산실 김도균 선임행정원(042-860-7826, 010-2594-5342)

한국화학연구원, 이산화탄소를 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매기술 개발투명하고, 잘 늘어나며, 내열 특성이 우수한 환형 올레핀계 고분자 수지 개발미세 플라스틱 걱정없는 세안용 생분해 마이크로비즈 개발 - 키토산 천연물질을 활용하여 높은 세정력 시연, 사용 후 생분해되어 미세플라스틱 오염 없어... - 한국화학연구원 연구결과, 『Green Chemistry (IF:10.182)』 9월호 표지 논문 선정

□ 국내 연구진이 세안제나 화장품의 성분으로 사용되어 수생 동물 생태계에 심각한 영향을 미치는 미세 플라스틱 ‘마이크로비즈’를 생분해 소재로 대체하는 연구결과를 발표하였다.

◯ 한국화학연구원(원장 이미혜) 박제영, 오동엽, 황성연 박사팀과 포항공대 황동수 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 게 껍질에서 추출한 키토산 천연물질을 활용한 마이크로비즈 대체 후보물질을 개발하였다.

◯ 본 연구결과를 통해 세정력이 좋으면서도 환경오염이 없는 자연 분해성 세안용 마이크로비즈를 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 마이크로비즈란 최대 직경이 5mm 이하의 미세 플라스틱 입자로 화장품, 비누, 치약 등 생활용품에 첨가되어 글라이딩 효과나 세정력에 도움을 준지만, 사용 후에는 강이나 바다로 흘러들어가 수질 오염 및 수생 동물 생태계를 교란시킨다.

◯ 만약 플랑크톤이 마이크로비즈를 먹이로 착각한다면, 상위 포식자를 통해 결국 인간에게까지 영향을 미칠 수 있다. 유엔환경계획 위원회에서는 이러한 마이크로비즈를 '죽음의 알갱이'라고 표현 하기도 하였다.

◯ 미세플라스틱의 심각성을 인지한 각국에서는 마이크로비즈의 사용을 규제하는 법안이 만들어졌으며, 국내에서도 2017년 7월부터 마이크로비즈를 화장품에 사용할 수 없도록 금지하고 있다.

* 2017년 2월 식약처에서 미세플라스틱 규제 관련 개정안을 고시하여 씻어내는 화장품과 일부 구강용품에서 마이크로비즈가 전면 금지됨.

□ 이에 연구팀은 해양 천연물질인 키토산 고분자를 활용하여 단단한 구형의 ‘키틴(chitin)* 마이크로비즈’(본 연구팀에서 ‘키토-비즈’로 명명)로 제조하고 뛰어난 오염물질 세정 성능을 확인하였다.

* 키틴(chitin) : 곤충, 갑각류 동물의 단단한 표피를 구성하는 성분으로, 본 연구는 게껍질의 키틴을 활용한 기술임

◯ 클렌징용 연마제로써의 키토-비즈 효과를 비교하기 위해 피부에 바른 워터프루프 아이라이너의 제거 실험을 수행하였다. 액체 비누에 적용하여 같은 힘으로 세정하였을 경우 ▲마이크로비즈가 없는 경우 보다 약 2배, ▲금지된 미세 플라스틱 성분의 유해 마이크로비즈를 사용했을 경우 보다 약 1.2배 빠른 속도로 오염물을 제거하였다.

◯ 그뿐만 아니라 키토-비즈는 표면에 존재하는 극성으로 중금속 이온도 제거할 수 있었다. 이러한 특성은 피부에 달라붙는 중금속 함유 미세먼지 제거에 효과적이다.

◯ 생화학적 산소요구량(BOD)* 실험으로 키토-비즈의 생분해성을 평가한 결과 미생물 대사에 의해서 자연분해되는 것을 확인하였고, 특히 해수에서 1개월 내외에 90% 이상 분해되었다. 비교 실험으로 비분해성으로 알려진 폴리에틸렌 비즈는 전혀 분해되지 않았다.

* Biochemical oxygen demand (BOD): 생화학적 산소 요구량은 호기성 미생물이 유기물을 분해하는데 필요한 산소 소모량을 말함.

◯ 화학연 박제영 박사는 “본 연구에서 제조한 마이크로비즈는 생분해성과 세정력을 모두 만족함으로써 환경오염이 없는 착한 소재라는 의미를 가진다.”라고 말했다.

◯ 화학연 이미혜 원장은 “본 연구결과와 같은 지속가능한 플라스틱 연구개발을 통해 관련 국가산업 및 탄소중립에 기여할 수 있도록 앞으로도 노력하겠다.”라고 말했다.

◯ 이번 연구결과는 녹색화학분야 최고권위지인 영국왕립화학회 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry, IF: 10.182)’ 9월호에 표지논문에 게재됐다.

◯ 또한 이번 성과는 과학기술정보통신부의 한국화학연구원 주요사업과 산업통상자원부 바이오 산업핵심기술개발사업으로 수행되었다.

연구성과 관련 이미지

▲한국화학연구원 바이오화학연구센터 (좌로부터) 박제영 박사, 주성빈 박사과정, 오동엽 박사가 ‘생분해 마이크로비즈 시제품’을 들고 있다.

▲한국화학연구원 바이오화학연구센터에서 개발한 ‘생분해 마이크로비즈 시제품’ 실제 사진

▲ ‘Green Chemistry’ 9월호 표지논문 선정: 게껍질 폐기물로부터 사용편의성과 생분해성을 동시에 만족하는 마이크로비즈를 제조함으로써 해양생태계 및 환경를 파괴하지 않는다. * 논문명: ‘Biodegradable chito-beads replacing non-biodegradable microplastics for cosmetics’ (번역: 화장품용 비분해성 미세플라스틱을 대체하는 생분해성 키토-비즈) ** 논문링크: https://doi.org/10.1039/D1GC01588E

▲비분해성 마이크로비즈와 생분해 마이크로비즈가 생태계에 미치는 영향 비교

▲한국화학연구원 개발, 키토-비즈의 세정력 실험결과: 피부에 워터프루프 아이라이너를 바르고 액체 비누로 세정실험을 한 결과, 본 연구의 생분해 키토-비즈를 함께 사용한 경우 마이크로비즈가 없는 경우 보다 약 2배, 금지된 마이크로비즈를 함께 사용한 경우보다 약 1.2배 빠른 속도로 오염물을 제거함.

연구진 이력사항

◯ 이 름 : 박제영 박사 ◯ 소 속 : 한국화학연구원 바이오화학연구센터 선임연구원 ◯ 연락처 : 010-4014-4330 ◯ 이 름 : 오동엽 박사 ◯ 소 속 : 한국화학연구원 바이오화학연구센터 선임연구원 ◯ 연락처 : 010-7433-3340

연 구 결 과 문 답

이번 성과가 기존과 다른 점은? (기존 기술과 차이 비교)		- 기존의 연구에서는 키토산, 키틴 천연고분자를 이용하여 식품이나 의료용 소재로 활용하였는데, 본 연구에서 처음으로 일상생활용품에 쓰일 수 있는 마이크로비즈로 제조하였고, 세안제로써의 기능성, 생분해성에 관한 연구를 수행하였음 - 기존의 석유계 플라스틱에 기반한 마이크로비즈는 2017년 7월부터 국내에서 사용이 금지되었는데, 본 연구에서 사용된 키토산, 키틴은 자연에서 분해되는 천연고분자라 현재 기준의 규제 대상이 아닐 것으로 보이나, 해당 기술을 적용하여 제품화할 경우 환경부의 규제를 검토할 필요가 있음
어디에 쓸 수 있나? (활용 분야 및 제품)		- 연마력, 세정력이 필요한 세안제, 치약 등의 첨가물
실용화를 위한 과제는?		- 1년 이상의 장기안정성 - 상용화를 위한 스케일-업 연구 (기술이전 기업의 역할)
실용화 가능 시기는?		- 본 연구는 가능성 확인을 위한 시제품 제조 수준의 연구로 실용화를 위해서는 국내 기업의 기술이전 및 상용화 연구참여가 필요함
산업적, 경제적 파급효과는?		- 연간 키토산 생산량은 6만톤 수준으로 제품개발 완료 시 안정적인 생분해 마이크로비즈 생산이 가능하여 제품의 퀄리티 확보가 용이함 2027년까지 연평균 성장률 5.7%, 시장규모 한화 40조원 규모로 성장하는 세안제(facial cleanser) 시장에 적용 가능함

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배포일	2021년 10월 0013일(화수)			엠바고	온라인 : 2021년 10월 0013일(O수) 0012:00 지 면 : 2021년 10월 0014일(O목) 00:00조간
문 의	연구부서	정밀·바이오화학연구본부 박제영 선임연구원(052-241-6315, 010-4014-4330) 정밀·바이오화학연구본부 오동엽 선임연구원(052-241-6316, 010-7433-3340)
	홍보부서	과학확산실 양경욱 실장(042-860-7998, 010-5564-1700) 과학확산실 김도균 선임행정원(042-860-7826, 010-2594-5342)

한국화학연구원, 이산화탄소를 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매기술 개발투명하고, 잘 늘어나며, 내열 특성이 우수한 환형 올레핀계 고분자 수지 개발미세 플라스틱 걱정없는 세안용 생분해 마이크로비즈 개발 - 키토산 천연물질을 활용하여 높은 세정력 시연, 사용 후 생분해되어 미세플라스틱 오염 없어... - 한국화학연구원 연구결과, 『Green Chemistry (IF:10.182)』 9월호 표지 논문 선정

□ 국내 연구진이 세안제나 화장품의 성분으로 사용되어 수생 동물 생태계에 심각한 영향을 미치는 미세 플라스틱 ‘마이크로비즈’를 생분해 소재로 대체하는 연구결과를 발표하였다.

◯ 한국화학연구원(원장 이미혜) 박제영, 오동엽, 황성연 박사팀과 포항공대 황동수 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 게 껍질에서 추출한 키토산 천연물질을 활용한 마이크로비즈 대체 후보물질을 개발하였다.

◯ 본 연구결과를 통해 세정력이 좋으면서도 환경오염이 없는 자연 분해성 세안용 마이크로비즈를 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 마이크로비즈란 최대 직경이 5mm 이하의 미세 플라스틱 입자로 화장품, 비누, 치약 등 생활용품에 첨가되어 글라이딩 효과나 세정력에 도움을 준지만, 사용 후에는 강이나 바다로 흘러들어가 수질 오염 및 수생 동물 생태계를 교란시킨다.

◯ 만약 플랑크톤이 마이크로비즈를 먹이로 착각한다면, 상위 포식자를 통해 결국 인간에게까지 영향을 미칠 수 있다. 유엔환경계획 위원회에서는 이러한 마이크로비즈를 '죽음의 알갱이'라고 표현 하기도 하였다.

◯ 미세플라스틱의 심각성을 인지한 각국에서는 마이크로비즈의 사용을 규제하는 법안이 만들어졌으며, 국내에서도 2017년 7월부터 마이크로비즈를 화장품에 사용할 수 없도록 금지하고 있다.

* 2017년 2월 식약처에서 미세플라스틱 규제 관련 개정안을 고시하여 씻어내는 화장품과 일부 구강용품에서 마이크로비즈가 전면 금지됨.

□ 이에 연구팀은 해양 천연물질인 키토산 고분자를 활용하여 단단한 구형의 ‘키틴(chitin)* 마이크로비즈’(본 연구팀에서 ‘키토-비즈’로 명명)로 제조하고 뛰어난 오염물질 세정 성능을 확인하였다.

* 키틴(chitin) : 곤충, 갑각류 동물의 단단한 표피를 구성하는 성분으로, 본 연구는 게껍질의 키틴을 활용한 기술임

◯ 클렌징용 연마제로써의 키토-비즈 효과를 비교하기 위해 피부에 바른 워터프루프 아이라이너의 제거 실험을 수행하였다. 액체 비누에 적용하여 같은 힘으로 세정하였을 경우 ▲마이크로비즈가 없는 경우 보다 약 2배, ▲금지된 미세 플라스틱 성분의 유해 마이크로비즈를 사용했을 경우 보다 약 1.2배 빠른 속도로 오염물을 제거하였다.

◯ 그뿐만 아니라 키토-비즈는 표면에 존재하는 극성으로 중금속 이온도 제거할 수 있었다. 이러한 특성은 피부에 달라붙는 중금속 함유 미세먼지 제거에 효과적이다.

◯ 생화학적 산소요구량(BOD)* 실험으로 키토-비즈의 생분해성을 평가한 결과 미생물 대사에 의해서 자연분해되는 것을 확인하였고, 특히 해수에서 1개월 내외에 90% 이상 분해되었다. 비교 실험으로 비분해성으로 알려진 폴리에틸렌 비즈는 전혀 분해되지 않았다.

* Biochemical oxygen demand (BOD): 생화학적 산소 요구량은 호기성 미생물이 유기물을 분해하는데 필요한 산소 소모량을 말함.

◯ 화학연 박제영 박사는 “본 연구에서 제조한 마이크로비즈는 생분해성과 세정력을 모두 만족함으로써 환경오염이 없는 착한 소재라는 의미를 가진다.”라고 말했다.

◯ 화학연 이미혜 원장은 “본 연구결과와 같은 지속가능한 플라스틱 연구개발을 통해 관련 국가산업 및 탄소중립에 기여할 수 있도록 앞으로도 노력하겠다.”라고 말했다.

◯ 이번 연구결과는 녹색화학분야 최고권위지인 영국왕립화학회 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry, IF: 10.182)’ 9월호에 표지논문에 게재됐다.

◯ 또한 이번 성과는 과학기술정보통신부의 한국화학연구원 주요사업과 산업통상자원부 바이오 산업핵심기술개발사업으로 수행되었다.

연구성과 관련 이미지

▲한국화학연구원 바이오화학연구센터 (좌로부터) 박제영 박사, 주성빈 박사과정, 오동엽 박사가 ‘생분해 마이크로비즈 시제품’을 들고 있다.

▲한국화학연구원 바이오화학연구센터에서 개발한 ‘생분해 마이크로비즈 시제품’ 실제 사진

▲ ‘Green Chemistry’ 9월호 표지논문 선정: 게껍질 폐기물로부터 사용편의성과 생분해성을 동시에 만족하는 마이크로비즈를 제조함으로써 해양생태계 및 환경를 파괴하지 않는다. * 논문명: ‘Biodegradable chito-beads replacing non-biodegradable microplastics for cosmetics’ (번역: 화장품용 비분해성 미세플라스틱을 대체하는 생분해성 키토-비즈) ** 논문링크: https://doi.org/10.1039/D1GC01588E

▲비분해성 마이크로비즈와 생분해 마이크로비즈가 생태계에 미치는 영향 비교

▲한국화학연구원 개발, 키토-비즈의 세정력 실험결과: 피부에 워터프루프 아이라이너를 바르고 액체 비누로 세정실험을 한 결과, 본 연구의 생분해 키토-비즈를 함께 사용한 경우 마이크로비즈가 없는 경우 보다 약 2배, 금지된 마이크로비즈를 함께 사용한 경우보다 약 1.2배 빠른 속도로 오염물을 제거함.

연구진 이력사항

◯ 이 름 : 박제영 박사 ◯ 소 속 : 한국화학연구원 바이오화학연구센터 선임연구원 ◯ 연락처 : 010-4014-4330 ◯ 이 름 : 오동엽 박사 ◯ 소 속 : 한국화학연구원 바이오화학연구센터 선임연구원 ◯ 연락처 : 010-7433-3340