UNIST(총장 이용훈) 에너지 및 화학공학부의 이동욱(좌측 두번째) 교수팀은 리그닌 분자의 뭉침과 퍼짐을 결정하는 힘이 ‘소수성 상호작용’이라는 것을 밝혀내고, 이를 조절할 방법을 제시했다.

(울산=포커스데일리) 폐목재 등에 많이 포함된 '리그닌'은 차세대 바이오 소재로 주목받는 물질이다. 그동안은 리그닌 분자가 다른 재료와 잘 섞이지 않아 상업적 활용이 어려웠는데, 이 문제를 풀 수 있는 정량적 연구결과가 나왔다.

UNIST 에너지 및 화학공학부의 이동욱 교수팀은 리그닌 분자의 뭉침과 퍼짐을 결정하는 힘이 ‘소수성 상호작용’이라는 것을 밝혀내고, 이를 조절할 방법을 제시했다.

리그닌을 다른 물질과 섞어서 유용한 물질로 만들 때, 경험에만 의존하는 게 아니라 정확한 정량적 지표를 활용할 수 있게 된 것이다.

식물 세포벽의 주성분인 리그닌은 목재의 30~40%를 차지하는 고분자 물질로, 바이오 연료나 종이를 생산하는 과정에서 많이 나온다. 연간 생산량이 약 5000만 톤에 이르지만 대부분 폐기되거나 단순한 땔감으로 사용됐다.

1저자인 송유정 UNIST 에너지 및 화학공학부 연구원은 "리그닌은 분자구조가 불규칙하고 응집력이 강해 다른 물질과 섞이지 않으므로 상용화에 어려움이 있다"며 "리그닌을 고부가가치 생성물로 만들려면 리그닌 분자 간 상호작용을 이해하고 정량적으로 분석해야 한다"고 설명했다.

이동욱 교수팀은 아주 가까운 거리 간의 힘을 측정하는 장비(SFA)를 이용해, 수용액에 있는 리그닌에 작용하는 여러 가지 힘을 측정했다. 그 결과 리그닌의 응집력에는 물을 싫어하는 물질끼리 뭉치려는 힘, 즉 ‘소수성 상호작용’이 가장 큰 영향을 줬다. 또 리그닌이 포함된 수용액에 전하를 띄는 ‘염’을 넣어주면, 리그닌의 응집력을 조절할 수 있음을 밝혀냈다.

연구팀은 이 원리를 이용해 '활성탄'의 강도를 높이는 데도 성공했다. 활성탄은 각종 석유화학공정에서 액상에 포함된 독성물질을 흡착해 제거하는 역할을 한다. 연구팀은 복합체를 만드는 과정에서 염의 농도를 조절해 다양한 강도를 구현하고 이를 정량화했다.

이 교수는 "정량적 연구결과를 이용하면 리그닌을 각종 석유화학산업과 바이오메디컬 분야에서 고부가가치 소재로 활용하는 게 조금 더 쉬워질 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 미국화학회에서 발간하는 ‘ACS Sustainable Chemistry&Engineering’에 지난 2일자로 공개됐으며, 한국연구재단과 한국수력원자력(주)의 지원으로 이뤄졌다.

정두은 기자  jde03@daum.net

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