유정목 교수 연구팀이 농업 폐기물을 활용해 리그노셀룰로오스 나노섬유(Lignocellulose Nanofiber, 이하 LCNF) 기반 광 제어 필름 개발에 성공했다. 사진 설명. LCNF 필름의 광 관리 메커니즘 모식도.

융합바이오·신소재공학과 유정목 교수 연구팀
리그노셀룰로오스 기반 광 제어 필름 개발

융합바이오·신소재공학과 유정목 교수 연구팀이 농업 폐기물인 벼 껍질(왕겨, Rice Husk)로 친환경 고기능 필름을 개발했다. 이 필름은 태양광과 자외선을 효과적으로 제어하고 차단할 수 있어 다양한 광 제어 응용 분야에 활용될 것으로 기대된다. 연구 성과는 최근 세계적 학술지인 『Chemical Engineering Journa』에 온라인 게재됐다.

“농업 부산물을 고부가가치 나노소재로 전환, 다양한 산업 자재로 확산될 것”
식물의 세포벽을 구성하는 리그노셀룰로오스(Lignocellulose)는 나무, 볏짚, 풀 등 대부분 식물 조직에 들어 있어, 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스로 주목받고 있다. 리그노셀룰로오스 나노섬유는 리그닌과 셀룰로오스 성분을 동시에 함유하고 있어, 기계적 강도와 열적 안정성, 수분 저항성이 우수하고 자외선을 흡수할 수 있다. 기존에는 셀룰로오스를 추출하는 과정에서 리그닌을 제거했지만, 유정목 교수 연구팀은 리그닌을 제거하지 않고 활용하는 새로운 공정 개발에 착수했다.

연구팀은 벼 껍질에 심층공용융매(Deep Eutectic Solvent, 이하 DES)라는 친환경 용매를 이용해 별도의 리그닌 추출 없이도 리그닌 함량이 조절된 리그노셀룰로오스 나노섬유 필름을 개발했다. 이 필름은 강도와 유연성이 뛰어나고, 자외선 차단 효과와 빛을 산란하는 특성을 갖췄다. 또한 리그닌 함량 정도에 따라 필름의 광 투과율, 자외선 차단 성능, 산란도를 정밀히 조절할 수 있다. 개발한 필름은 자외선 마스크로 활용될 수 있고, 공정에 활용된 DES 촉매는 재사용이 가능해 공정의 친환경성과 경제성도 확보됐다.

유정목 교수는 “농업 부산물인 왕겨를 고부가가치 나노소재로 전환하는 동시에, 친환경적이며 광기능을 갖춘 필름을 저비용으로 제조할 수 있는 길을 열었다”면서 “향후 고기능 광 차단 소재, 생분해성 디스플레이 필름, 에너지 효율 건축 자재 등 다양한 산업 분야로의 확장이 기대된다”며 연구 의의를 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단-나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr

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