경북대 식품공학부 정영훈 교수팀이 쌀 부산물인 왕겨를 활용해 키토산 기반 복합 필름 제조 공정을 개발했다. 키토산 기반의 복합 필름은 친환경 생분해성 바이오 플라스틱 소재로써 PET, PE, PP 등의 석유계 플라스틱을 대체할 수 있는 소재로 활용 가능하다.
왕겨는 쌀의 20~25%를 차지하는 쌀 생산 부산물이다. 2세대 바이오매스인 리그노셀룰로오스 구조를 이루고 있어 다양한 분야에서 바이오매스 원료로 활용할 수 있다. 특히 리그노셀룰로오스 나노섬유는 리그노셀룰로오스 구조로부터 화학적․물리적인 방법을 통해 얻을 수 있는 미세 섬유상 형태로, 식품 포장 소재의 강화제로 활용가능하다. 이 외에도 의료, 화장품, 건설․건축 등 다양한 분야에 활용 가능한 바이오 소재로 각광받고 있다.
왕겨는 화학적 전처리, 효소 가수분해, 발효를 포함하는 다중 공정을 통해 에탄올 생산을 위한 기질로 활용될 수 있다. 이 과정에서 구조적 탄수화물이 풍부한 잔류 고형물이 형성되지만 현재까지 잔류 고형물에 대해 논의한 연구는 거의 없었다. 정 교수팀은 왕겨를 활용해 바이오에탄올 생산을 위한 바이오리파이너리 플랫폼을 적용하고, 이후 남은 잔류 고체분획물을 이용해 리그노셀룰로오스 나노섬유의 생산 가능성을 제시했다. 이와 함께 왕겨 유래의 리그노셀룰로오스 나노섬유를 키토산 기반의 필름에 적용해서 기존 순수한 키토산 필름보다 강도, 내구성 및 기계적 성능이 개선된 키토산 기반의 복합 필름을 제조하는 공정을 개발했다.
이번 연구의 교신저자는 정영훈 교수, 제1저자는 같은 학과 강혜지 박사과정생이다. 연구 결과는 재료 과학 분야 국제적 권위지인 ‘저널 오브 바이오리소스 앤 바이오프로덕트(Journal of Bioresources and Bioproducts, IF 20.2, JCR 상위 2.2%)’ 온라인판 5월자에 게재됐다.
정영훈 교수는 “쌀 왕겨와 같은 농식품 부산물을 지속가능한 자원으로 활용해 친환경 소재 개발의 선도적인 사례로 제시하고자 했다”고 밝혔다.
정영훈 교수는 본교 지구시스템과학부 김민진 교수와 같이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 2024년 한우물파기 기초연구 과제에 선정된 바 있다. 지난해 처음으로 시행된 한우물파기 기초연구 과제는 박사 학위 취득 후 15년 이내의 젊은 연구자가 장기간 한 분야에 몰두하여 도전적인 연구를 수행하고 세계적인 연구 성과를 창출할 수 있도록 지원하는 사업이다. 사업 선정으로 두 교수는 각각 10년간 총 19억 5천만 원의 연구비를 지원받는다.
생명과학 분야에 선정된 정영훈 교수는 ‘셀룰로오스 정밀분자 조직화를 통한 지속가능한 푸드파운드리: 생물공학적 전환 기술을 활용한 전분류 생산의 혁신’이라는 주제로, 비식량자원을 식량자원으로 전환하고 정밀구조화 플랫폼을 구축하는 연구를 수행할 예정이다.
