핀란드의 국가기술연구센터(VTT, Research Centre of Finland)가 새로운 친환경 패키징용 코팅기법을 개발했다. 특히 식품과 약품의 패키징에 적합한 이 코팅법은 완전하게 재활용할 수 있고, 밀폐할 수 있으며, 얇고, 가벼운 등 새로운 방법을 제시하고 있다.

원자층 증착(ALD, atomic layer deposition)법을 사용한 이 코팅법은 가스 투과 저항성이 매우 높으며, 특히 식품과 약품에 적합하다. ALD 기술은 1970년대부터 핀란드에서 개발되어 왔으며, 현재까지 초소형 전자공학에 주로 활용되어 왔다.

ALD 기술은 기존의 배리어 재료보다 더 얇고, 가벼운 패키징 재료를 만드는 것을 가능하게 한다. 배리어 재료는 습기를 막고, 건조되거나 산화되는 것으로부터 제품을 보호하기 위해 패키징 내부로 침투해오는 여러 분자들을 막는 기능을 하지만, 알루미늄 필름 등은 재활용에 걸림돌이 되곤 하였다.

ALD 기술은 배리어재 없이 제품을 보호할 수 있기 때문에 원자재 사용량을 크게 줄이고, 재활용을 완전히 할 수 있는 새로운 패키징을 만들 수 있는 기회를 제공한다.

ALD 기술을 적용하면 알루미늄의 사용양이 현재의 의약품 블리스터 팩(blister pack)에 비해 500~1,000분의 1정도로 줄일 수 있다. 알루미늄의 사용은 패키징 재료의 재활용성에 문제가 될뿐만 아니라, 그 제조에 많은 에너지를 요구한다.

ALD 코팅은 얇고, 핀 홀로부터 자유로우며, 또한 코팅된 물질의 형태를 그대로 유지할 수 있다.

ALD 코팅의 두께는 거의 원자 단위의 정밀함을 가진다. 이처럼 얇은 필름 두께(약 25 나노미터(nm=10-9m))로 인해 그 보호막은 쉽게 구부러지며 매우 유연하다.

ALD 기술로 만든 바이오매스 패키징 재료는 건조식품과 의약품에 사용되는 블리스터 패키징과 같은 정도의 가스 투과성을 가진다.

또한 ALD 코팅을 사용하면 패키징 재료에 다른 여러 가지 기능들 즉, 물이 스며드는 것을 막거나, 산소, 습기 또는 기름이나 냄새 등으로부터 보호하고, 녹과 박테리아로부터 표면을 보호할 수 있는 기능들을 가질 수 있다.

그리고 ALD 기법은 패키징 재료의 양을 획기적으로 줄임으로써 수송비용과 원자재 비용을 절약할 수 있다. 예를 들어 ALD 코팅법이 적용되면 초콜릿 패키징에서 알루미늄이 코팅된 종이를 사용하지 않아도 된다.

다른 박막기법 또한 얇은 코팅을 할 수 있지만, 가스투과성이 높고, 재료가 뻣뻣해져 쉽게 깨질 수 있다. 또한 일정 수준의 가스투과성을 얻기 위해서는 두꺼운 필름을 사용해야만 한다. ALD 기술은 석유를 기반으로 하는 플라스틱의 필요를 감소시키면서 생물고분자물질의 성과와 내습 능력을 향상시킬 수 있다.

1970년에 핀란드에서 개발된 ALD 반응기는 박막의 화학조성을 조절하기 위한 장치로, 이것은 원자단위의 정확도를 가지는 필름을 만들 수 있다. 산화알루미늄 코팅의 기본 물질은 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium)과 물이다. 현재까지 이 방법은 반도체 산업에서 전문기술제품을 만드는 공정분야에 사용되어 왔다.

조나리 기자/olivelina@paran.com