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폐식용유의 새로운 용도 ‘3D 프린팅용 수지’

리터당 500 달러 3D 프린팅용 액상 플라스틱, 30센트 폐식용유로 대체

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▲ 토론토 대학 스카버러 연구진은 맥도날드 식당에서 폐식용유를 수거해 3D 프린팅용 수지로 만들었다.    출처= University of Toronto Scarborough

[이코노믹리뷰=홍석윤 기자] 토론토대학교의 스카버러 캠퍼스의 안드레 심슨 교수는 3D 프린터용 핵심 재료를 구입하기 위해 상당한 비용을 지불하고 있었지만 맥도날드에서 도움을 받을 수 있을 것이라고는 거의 예상하지 못했다.

심슨 교수는 환경 연구를 전문으로 하는 학교의 환경 NMR 센터의 소장이다. 이들이 하는 연구의 중심에는 NMR 분광계라고 하는 분석 도구가 있다. NMR은 핵자기공명(nuclear magnetic resonance)의 약자로, 의료 진단을 위해 사용되는 MRI(자기 공명 영상법, magnetic resonance imaging)와 작동 방식이 기술적으로 유사하다.

최근 심슨의 연구진은 맥도날드 식당에서 폐식용유를 수거해 3D 프린팅용 수지로 만들었다.

심슨은 "우리는 NMR 분광계를 사용해 작은 미생물 내부를 관찰하고 변화하는 환경에 미생물이 어떻게 생화학 반응을 하는 지 연구한다”고 말했다.

“우리 연구의 가장 중요한 목표는 의료 연구와 환경 사이의 격차를 좁히는 데 도움을 주는 것입니다.”

심슨은 2017년에 연구실용 3D 프린터를 구입했다. 그는 3D 프린터로 NMR 분광계 안에서 미생물이 생명을 유지하도록 해 주는 맞춤형 부품을 만들기를 원했다.

그러나 그가 3D 프린팅에 사용할 광투사(light projection)가 가능한 고품질의 상업용 수지는 값이 매우 비쌌다(물질을 고형화시키기 위해 빛을 투사한다).

심슨에 따르면 광투사가 가능한 3D 프린팅 재료는 리터당 500달러 이상이나 하는 액상 플라스틱이다.

심슨이 그 재료를 정밀 분석한 결과, 값 비싼 상업용 플라스틱 수지를 구성하는 분자가 일반 식용유에서 발견되는 지방과 유사하다는 것을 발견하고는, 한 가지 생각이 떠 올랐다.  

"식용유를 사용해 3D 프린팅용 수지를 만들 수 있을까?"

유일한 응답처 맥도날드

심슨과 10명의 학생들로 구성된 팀이 해결해야 할 문제는 다량의 폐식용유를 어디서 확보하느냐 하는 것이었다.

"우리 주변의 모든 패스트푸드점에 도움을 요청했지만 모두 거절당했지요. 단 한 군데 맥도날드만 이 우리의 요청을 수락해 주었습니다.”

2017년 여름, 학생들은 온타리오주 토론토 캠퍼스 근처의 맥도날드 매장에 가서 폐식용유 10리터를 받아 연구실로 돌아가서, 음식물 찌꺼기를 제거하기 위해 기름을 여과시켰다.

심슨의 연구실에서 일하는 2학년 학생인 라지스리 고시 비스와스가 이 기름 덩어리를 합성해 고품질 수지로 변환시키는 임무를 맡았다.

고품질 수지를 만들면 바로 세밀한 디자인의 나비를 3D 프린팅하며 테스트를 시작했다. 마침내 지난해 9월 돌파구가 열렸다. 연구팀은 100 마이크로미터 크기의 미세한 디테일을 가진 고품질의 나비를 성공적으로 프린팅했다.

"우리는 나비를 분석했지요. 물을 밀어내는 밀랍 표면에서는 고무질감이 느껴졌습니다. 구조적으로 안정적이라는 의미이지요.”

   
▲ 맥도날드의 폐식용유로 만든 3D 프린팅 나비.    출처= University of Toronto Scarborough

이렇게 만든 수지는 상온에서 부서지지 않고 고형 상태를 유지했다.

"우리는 이 물질로 어떤 것이든 3D로 인쇄할 수 있다고 생각했습니다.”

30센트면 폐식용유 1리터를 살 수 있었다. 연구팀은 비용뿐 아니라 또 다른 이점에 대해서도 흥분했다.

"기본적으로 지방으로 만들어져 있어 생분해가 가능하다는 것입니다.”

이를 시험하기 위해 3D 프린팅으로 만든 나비 견본을 흙에 묻었는데, 불과 2주 만에 20%가 분해돼 사라진다는 사실을 발견했다.

3D 프린팅 시장 전문 글로벌 리서치 회사 IDC의 팀 그린 연구소장은 "그 동안 3D 프린팅에서 친환경 지속가능성의 개념은 과소 평가돼 왔지만, 현재 3D 프린팅에 사용되고 있는 용해 수지는 환경에 그리 좋지 않다."고 지적했다.

연구팀에 폐식용유를 제공한 토론토 스카버러 맥도날드 매장의 가맹점주인 테리 톰스는 "이것은 폐식용유를 재활용하는 좋은 방법"이라며 연구진을 칭찬했다.

"나는 이 연구 계획에 감명을 받았습니다. 미래 세대에 도움이 될 수 있는 어떤 것에 기여하게 되어 기쁩니다.”

심슨 팀은 지금은 맥도날드로부터 폐식용유를 받지 않고 있지만 이 연구가 업계에서 주목을 받기를 바라고 있다.

심슨 팀은 2019년 12월, 업계 간행물인 ACS 지속가능화학공학(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)지에 그들의 연구를 발표했다. 그들은 이 보고서에서 "매년, 패스트푸드점에서 폐식용유를 포함한 폐기물을 처리하는 데 수백만 달러가 든다.”고 썼다.

"대부분의 폐식용유 재활용은 주로 비누와 바이오디젤 생산에 사용되고 있다. 만약 3D 프린팅용수지 같은 고부가가치 제품에 폐식용유가 사용될 수 있다면, 재활용 프로그램의 큰 변화를 가져올 수 있을 것이다."

맥도날드는 이 연구를 주목했다.

맥도날드 캐나다의 레이나 리지 대변인은 회사는 지난 달 이 연구가 해당 잡지에 발표되었을 때 비로소 실험의 결과를 알게 되었다고 말했다.

리지는 대변인은 맥도날드가 플라스틱 오염과 폐식용유를 다루기 위한 계획을 포함해, 친환경 지속가능성 프로그램인 ‘스케일 포 굿’(Scale for Good)을 전 세계적으로 펼치고 있다고 말했다.

영국, 스위스, 포르투갈 같은 국가에서는 맥도널드는 자체 배달 트럭에 폐식용유로 만든 바이오 연료를 사용한다.

홍석윤 기자 syhong@econovill.com

기사승인 2020.02.28  16:31:55

<경제를 리뷰, 미래를 본다 © 이코노믹리뷰 무단전재 및 재배포금지>

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