이번 국책과제의 핵심은 박테리아 셀룰로스의 고효율 생물제조공정을 구축하고 이를 바탕으로 비불소계 소재의 상용화 기술을 확보하는 데 있다.
세부적으로는 △유전자 개량 기술과 저비용 배지 원료를 활용한 박테리아 셀룰로스 고농도 생산 공정 개발 △전자빔 기반 친환경 나노섬유 제조 기술 △바이오매스 기반 소수성 에멀젼 기술을 융합해 식품 포장재 등에 적용 가능한 고성능 비불소계 내유·내수 제품을 구현하는 것을 골자로 한다.
최근 글로벌 제지·포장 업계에서는 ‘과불소화합물(PFAS)’ 규제가 핵심 이슈로 부상하고 있다. 기존 내유·내수 소재는 기름과 수분을 차단하기 위해 불소계 화합물을 주로 사용해 왔으나, 인체 유해성과 환경오염 우려로 인해 2019년 잔류성 유기오염물질로 지정됐다. 미국 등 주요 시장에서는 2030년까지 대부분 제품에서 PFAS 사용이 전면 금지될 예정이다.
이 같은 규제 강화로 자연 분해가 가능하고 유해물질이 없는 친환경 대체 소재 개발 필요성도 커지고 있다. 박테리아 셀룰로스는 식물성 셀룰로스 대비 생산성이 높고 탄소 중립 실현에도 유리한 고부가가치 천연 소재로, 기존 불소계 화합물을 비롯한 석유화학 기반 소재를 대체할 유력한 대안으로 평가받고 있다.
이번 과제는 국일제지와 6개의 산학연구기관이 공동연구로 참여하며, 국일제지는 이번 프로젝트에서 연구 개발된 소재를 실제 종이에 적용하고 양산성을 확보하는 수요기업으로서 핵심 역할을 수행한다.
국일제지는 Wet-laid(습식) 공법 기반의 내유·내수지 제품화와 공정 최적화를 통해 실험실 단계의 연구성과를 산업 현장에 적용 가능한 제품으로 연결하는 역할을 담당한다. 1차년도에는 침엽수 및 활엽수 펄프를 대상으로 고해도 조건별 내유·내수 성능 향상에 적합한 원지 물성 데이터를 확보했다.
또 실제 ‘환망초지기(cylinder machine)’ 운전 환경에 적합한 코팅액의 최적 점도(10~20cP) 및 pH(5~7) 범위를 도출해 안정적인 도포성을 검증했다. 이와 함께 바인더(전분) 농도와 종이 투기도 간 상관관계를 분석해 내유 성능 개선을 위한 최적의 코팅 조건도 설계했다. 해당 과제는 현재 2차년도가 진행 중이며, 2029년 상용화를 목표로 추진된다.
국일제지 관계자는 “이번 국책과제 참여는 그간 축적해 온 제지 기술력을 바탕으로 글로벌 탈플라스틱 및 비불소화 흐름에 선제적으로 대응하는 중요한 전환점이 될 것”이라며 “단순한 기술 개발을 넘어 생활 밀착형 제품군에 친환경 박테리아 셀룰로스 소재를 성공적으로 적용해 글로벌 친환경 포장재 시장의 변화를 이끌겠다”고 말했다.
