▲ 카제인 단백질로 코팅된 면(왼쪽)과 폴리에스테르 직물 시료에 가연성 시험결과 각각 75초(85%잔존), 54초(77%잔존) 후에 소각됐다. .

우유에 포함된 카제인(casein)단백질이 인산염(phosphate)내연제를 대체할 친환경 무독성 물질로 각광받고 있다.

이탈리아 토리노 기술대학(Polytechnic University of Turin)의 Jenny Alongi와 연구진은 카제인 단백질이 가구와 플라스틱 등의 화재 안전 기준(fire-safety standards)을 통과할 수 있는 내연제로 적합하며 환경과 인체에 무해한 대체 화학물이라는 것을 증명했다.

카제인은 치즈 생산의 부산물인 유장(whey)에 남아있어 이탈리아와 프랑스처럼 많은 치즈를 생산하는 국가에서는 저렴하고 생산량이 풍부하다.

기존의 유기인산염 에스테르(OrganoPhosphate Ester, OPE)와 같은 일부 내연제는 높은 인(P) 함유량으로 화재를 차단했다. OPE가 연소될 때, 인산염 고분자 층이 형성돼 타지 않은 나머지 부위로 열전달을 차단하고 숯(char)을 생성하는 원리다. 이로써 화재의 확산을 지연시킨다.

연구팀은 면, 폴리에스테르, 혼방섬유(면35%)된 등 세 가지 재료를 카제인 단백질로 코팅하고 이들을 연소시켰다. 연구진은 면과 폴리에스테르에 3초동안 화염을 적용했다. 화염은 면의 경우 75초 내에, 폴리에스테르의 경우 54초 후에 소각됐다.

그 결과 화염이 잡힐 때까지 면은 15%가 타고 75초가 걸렸다. 폴리에스테르 섬유는 54초동안 23%만 연소 후 자발적으로 소각됐다. 면-에스테르 혼방 섬유는 완전연소 했지만, 카제인이 처리되지 않은 재료보다 더 많은 시간(60%증가)이 소요됐다.

처리된 직물은 연소속도(burning rate)가 두드러지게 감소했고 한계 산소 농도 지수(limiting oxygen index)는 21%에서 26%로 상당히 증가했다. 이로써 카제인이 내열성에 강하게 영향을 준다는 사실이 입증됐다.

카제인의 이런 내연제 특징은 암모늄 폴리포스페이트(APP, Ammonium PolyPhosphate)와 능력과 대등할 뿐만 아니라 독성 연기(toxic fume)를 생성하지도 않는다.

연구진은 카제인이 내연제로 사용되기 위해서 △세탁 시 씻김 예방 △산패 냄새처리 등의 문제를 해결하기 직물과 카제인 분자를 결합할 요소(urea)연구와 냄새를 유발하는 카제인 속 분자제거를 위해 노력 중이다.