플라스틱 분해 실험 및 친환경 대체 물질 연구 방법

플라스틱은 뛰어난 물성과 저렴한 가격 덕분에 다양한 산업 분야에서 활용되고 있지만, 자연에서 분해되기 어려워 환경 오염의 주범으로 지적되고 있습니다. 본 실험에서는 플라스틱의 분해 여부를 다양한 조건에서 비교하고, 친환경 대체 물질(생분해성 플라스틱 등)의 분해 특성을 함께 탐구하는 과정을 설계합니다.

실험 목표

일반 플라스틱과 친환경 대체물질을 다양한 환경 조건에서 방치한 후 분해 상태를 관찰하여, 생분해성 플라스틱의 환경적 장점과 기존 플라스틱의 한계를 비교·분석한다.

준비물

• 일반 플라스틱 샘플 (PET병 조각, 비닐봉지 등)
• 생분해성 플라스틱 샘플 (PLA 컵, 옥수수전분 비닐 등)
• 퇴비 또는 흙 (미생물 분해 환경 조성용)
• 물, 비커, 온도계, pH 시험지
• 투명 플라스틱 용기 또는 플라스틱 컵 (실험 컨테이너)
• 저울(질량 측정용), 자(길이 측정), 카메라(시각 기록)
• 기록지 또는 실험 관찰표

실험 방법

1. 실험 환경 구성

3가지 환경 조건을 만들어 각각 플라스틱 샘플을 배치합니다:

• A 조건: 실온 공기 중 방치
• B 조건: 물속 (비커에 담가 수분 분해 관찰)
• C 조건: 흙 또는 퇴비 속 (미생물 활동이 활발한 조건)

2. 시료 준비

• 각 플라스틱 샘플을 동일한 크기(예: 3×3cm)로 자르고, 시작 전 무게와 두께를 기록합니다.
• 생분해성 샘플도 같은 방법으로 준비합니다.

3. 실험 시작 및 관찰

1. 각 조건에 샘플을 배치한 후, 1주 간격으로 다음 항목을 관찰합니다.
2. 관찰 항목: 색 변화, 질감 변화, 질량 변화, 부서짐 여부, 냄새, 곰팡이 또는 미생물 증식 여부 등
3. 카메라로 주기적으로 사진을 찍고, 측정 결과를 기록합니다.

4. 실험 기간

• 1주~4주 또는 그 이상, 장기 관찰이 이상적입니다.
• 관찰 결과에 따라 분석을 진행합니다.

예상 결과표

조건	플라스틱 종류	1주 후	2주 후	4주 후
흙(퇴비)	PET	변화 없음	변화 없음	변화 없음
	PLA	색 약간 바램	질감 부드러움	부분 분해, 곰팡이 발생
물	PET	변화 없음	변화 없음	변화 없음
	PLA	팽창, 표면 부풀음	부드러워짐	일부 분리
공기	PET	변화 없음	변화 없음	변화 없음
	PLA	변화 없음	약간의 표면 변화	부분적 손상

생분해성 플라스틱 연구 확장

• 옥수수 전분, 감자 전분, 젤라틴 등을 이용한 직접 생분해성 필름 제작
• PLA, PHA, PBAT 등 다양한 바이오 플라스틱 비교
• 분해 후 물질 분석 (pH 변화, 무게 감소율)

주의사항

• 플라스틱 조각은 자를 때 손을 다치지 않도록 조심합니다.
• 실험 중 곰팡이 발생 시 위생에 유의하고 장갑 착용 후 처리합니다.
• 실험 종료 후 플라스틱과 폐기물은 분리배출합니다.

결론

플라스틱 분해 실험을 통해 기존 플라스틱은 일반적인 자연 조건에서는 거의 분해되지 않음을 확인할 수 있으며, 생분해성 플라스틱은 미생물과 수분, 온도 등의 조건에 따라 비교적 빠르게 분해되는 경향을 보입니다.

이 실험은 환경 문제 해결을 위한 대체 소재 탐색과 지속 가능한 소재 개발의 필요성을 학생들에게 직접 체험할 수 있는 기회를 제공하며, 환경 과학 및 소재 과학에 대한 흥미를 유도하는 유익한 탐구 활동입니다.