고내열성을 보이는 투명한 바이오 플라스틱이 개발돼 차량 경량화에 기여할 전망이다.

일본 과학기술진흥기구(JST)와 쓰쿠바대학(Tsukuba Uvi.) 연구진은 공동으로 자연에는 거의 존재하지 않는 계피류인 아미노 계피산을 대장균에서 생산하는 방법을 개발했다고 14일 발표했다.

아미노 계피산(특정 방선균이 만드는 항생제의 일종)은 빛을 쪼이면 중합돼 내열 온도가 390~420℃인 내열성 폴리이미드(Polyimide)가 만들어진다. 이는 고성능 무연 솔더 융점 378℃보다 높다.

아미노 계피산은 석유화학으로도 생산할 수 있지만 많은 공정 수 때문에 kg당 104만원이 들어 대장균을 이용한 경우인 kg당 3~4만원과 비교된다.

이번에 개발된 바이오 폴리이미드는 엔진 주위 온도인 250℃까지 선 열팽창 계수가 금속과 비슷한 40ppm/K이다. 이 외에도 투명성도 높아 450nm 파장에서 △투과율 88% △영률 10GPa △굴절률 1.6 △자외선 분해성 △자기 소화성 등의 특수 기능도 가지고 있다. 기존 바이오 플라스틱은 견고한 구조의 계피산에서 얻은 바이오 폴리에스테르에 유리 섬유를 혼합해 305℃의 내열 온도를 가졌다.

지금까지 대부분의 바이오 플라스틱은 내열성 및 역학물성이 떨어져 제한된 용도로 일회용 분야에서 사용됐다. 자동차는 2만개 이상의 부품으로 구성돼 있고 하이브리드 자동차나 전기 자동차(EV)는 내열성이 떨어지는 금속 재료는 부품으로 사용할 수 없다. 수지로 대표되는 고분자계 재료는 금속에 비해 가볍고 재활용이 가능해 자동차 경량화 및 온실 가스 감소에 있어 금속 대체재로 주목 받고 있다.

바이오 폴리이미드의 특성 때문에 렌즈나 유리 등의 투명 소재의 대체재, 자동차 부품 등의 금속이나 유리를 대체하는 물질로 개발 중이다. 향후 운송 장비의 경량화에 따른 CO₂배출량 삭감, 산업 폐기물 절감 등 효과가 있을 것으로 기대되고 있다.