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Window to the Nano World
우리가 몰랐던 빨대의 속사정
20세기 이후 인류는 플라스틱과 석유 기반 제품을 통해 편리한 삶을 누려왔습니다. 가볍고 저렴한 일회용 제품은 우리의 일상 속에 깊숙이 자리 잡았지만, 동시에 심각한 환경 문제를 유발하게 되었습니다. 환경 문제를 개선하기 위해 시작된 친환경 산업은 자원의 순환, 탄소 배출 저감, 생분해성 소재 개발 등을 핵심으로 성장하고 있습니다. 그 대표적인 예가 분해가 잘되는 빨대와 같은 생분해성 제품입니다. 플라스틱 빨대의 분해에는 수백 년이 걸리는데, 이를 대체하기 위해 종이 빨대, 옥수수 전분 기반 PLA 빨대, 사탕수수 섬유 빨대 등 다양한 친환경 제품이 개발되었습니다. 이들은 자연 조건에서 상대적으로 빠르게 분해되거나, 퇴비화 과정을 통해 자원으로 환원될 수 있습니다.
종이 빨대나 PLA 빨대는 겉보기에는 플라스틱 빨대와 비슷해 보입니다. 그러나 미세한 구조를 들여다보면 재료의 본질적인 차이가 분명하게 드러납니다. 이러한 차이를 분석하기 위해 코셈의 EM-40 장비를 이용해 표면 구조를 나노미터 수준까지 관찰하였습니다. EM-40은 여러 개의 시료를 넣고 빠르게 분석하기에 적합한 장비이며, 최대 25만배까지 관찰이 가능합니다. 또한 compact EDS 장착이 가능해 미세 구조 뿐만 아니라 시료의 성분 분석까지 가능합니다.
- 시편 전 처리 과정
빨대는 플라스틱, 종이 등으로 이루어져 있기 때문에 전자가 통하지 않는 부도체 물질입니다. 전자현미경으로 부도체 시료를 관찰하기 위해서는 시료에 전자가 통할 수 있도록 표면을 금속 물질로 코팅해주어야 합니다.
- SEM 이미지
[친환경 빨대]
[플라스틱 빨대]
친환경 빨대와 플라스틱 빨대를 SEM으로 관찰하였습니다. 플라스틱 빨대는 석유에서 추출한 고분자 물질을 액체로 만들어 매끈한 금형을 통해 밀어내어 표면이 매끈한 반면, 친환경 빨대는 식물에서 추출한 섬유질이 주 성분이기 때문에 섬유들이 얽히고 설키며 구조를 만들어 표면에 굴곡이 생깁니다. 이런 굴곡은 미생물과 효소가 달라붙을 수 있는 면적을 넓혀서 분해를 빠르게 하는데 도움이 되기도 합니다.
- EDS 결과
친환경 빨대를 카본테이프를 이용하여 시료대에 고정한 뒤, Mapping 성분 분석을 진행하여 검출된 원소들의 분포를 확인하였습니다. 빨대의 표면에서 탄소, 산소, 실리콘, 마그네슘이 검출되었습니다.
