화학공학/고분자공학부 남재도 교수팀,
100%천연물질 리그닌 플라스틱으로 자외선을 차단하는 기술 개발
‘종이제조과정 폐기물’로 100% 천연 자외선차단필름 제작
사용후 자연적으로 분해되는 친환경 소재

 성균관대(총장 정규상) 화학공학/고분자공학부 김영준 박사와 남재도 교수 연구팀은 “나무의 구성성분인 리그닌을 이용하여 우수한 자외선 차단능력을 갖는 필름과 코팅제 개발에 성공했다.”고 밝혔다.

 최근 전 세계가 동참하여 이산화탄소 발생량을 적극적으로 감축하기로 약정한 파리조약에 따라 향후 국제무역에서 이산화탄소 발생량에 따라 관세감면과 인센티브를 적용하는 등의 적극적인 후속 조치가 추진되고 있는 상황이다.

 이런 상황에 따라 고분자 소재 분야에서도 바이오매스를 이용한 이산화탄소 저감형 소재 개발연구가 활발히 진행되고 있는데, 리그닌 같은 바이오매스는 성장시 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하므로 대기중 이산화탄소 총량이 증가하지 않는 탄소중립소재를 의미한다.

 연구팀은 펄프 공장의 폐기물을 수거하여 여기서 리그닌을 추출해 냈고, 화학반응을 통하여 변형시켜 리그닌 나노입자로 만들어서 빛이 투과하도록 만드는 것이 핵심기술이라고 밝혔다. 이 리그닌에 옥수수나 사탕수수 등으로부터 만들어진 폴리락틱에시드 (PLA)을 결합해서 투명하고 강한 필름과 코팅제를 개발했다. 이 투명한 필름은 97.5% 이상의 자외선 차단 성능을 보였다. 또한, 국제인증규격을 통하여 100% 천연물 바이오매스라는 인증을 완료했다고 연구진은 설명했다. 이 소재는 사용된 후 아무런 조치 없이 폐기되더라도 시간이 지나면 나무와 옥수수가 분해되는 것처럼 자연에서 소멸된다.

 리그닌은 폐기물로 발생하는 양이 세계적으로 연간 1000억톤 넘는다. 그러나, 아직 이용할 방법이 없어서 거의 모두 폐기물로 버려지거나 보일러 원료로 사용되고 있다고 한다. 이렇게 거의 무한한 양의 천연바이오 물질인 리그닌을 상품화 한다면 다가오는 친환경산업을 선점하고 지구의 온난화를 막을 수 있는 지속가능한 (sustainable) 핵심소재 기술이 될 것이라고 전했다.

 이 연구는 산업통상자원부 핵심소재원천기술개발사업과 경기도지역협력연구센터(GRRC) 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 세계적으로 권위있는 ‘네이처’ 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports)에 3월 8일 게재되었다.

<참고그림: 본 연구팀이 개발한 리그닌/PLA 투명필름 모습>