| 초록 |
□ 연구개요 본 연구의 최종 목표는 ligno-cellulose계 생물소재로부터 반응저해물질인 리그닌 및 lignin-carbohydrate complex(LCC)를 제거함에 있어서 기존의 복잡하고 고비용의 리그닌 제거방법을 탈피하여 간단하고 선택적인 리그닌 제거 기술을 제시하고자 한다. 더불어 제안한 방법으로 상대적으로 리그닌 함량은 풍부(lignin-rich)하고 biopolymer 소재로의 변환에 필수단계인 용제에 대한 용해도(solubility)에도 큰 영향을 미치지 않는 소재로의 변환에 있어서 용제에 대한 용해(dissolution) 및 재결정(regeneration) 기작을 고찰하는 것이다. 그리고 이를 이용하여 섬유 방사(spun)소재, bio-film소재, bio-bead 소재 및 3D printer 카트리지 소재로서의 적용 가능성을 탐색하는 것에 있다. □ 연구 목표대비 연구결과 Lignin-rich 셀룰로오스는 반응정도 조절(reaction severity)을 통해 잔존 리그닌 함량이 10~30%이 되도록 조절되었다. 원료의 중합도, 화학적 특성 등을 이용해 반응 정도에 대한 상관관계(severity factor)를 분석했으며 선택적인 리그닌의 제거를 통해 저비용의 목질 바이오매스 전환 기술을 확립했다. 이처럼 제조된 lignin-rich 셀룰로오스의 urea/NaOH 수용액에서 용해율은 최대 93.3%로 높은 용해율을 나타냈으며 이와 같은 결과는 95%정도의 용해율을 보이는 microcrystalline cellulose(MCC)와 비교해 유사한 용해율 및 겔화현상을 방지하는 원료로 확인되었다. 보다 용해 기작을 면밀히 조사하기 위해 lignin-rich 셀룰로오스의 잔존 리그닌 함량을 조절해 용해원료, 용해부 및 불용해부의 용해 특성을 각각 검토하였고, 리그닌에 의한 용해도 차이를 확인하였다. Urea/NaOH 수용액에서 가장 높은 중합도의 시료까지 용해되는 것을 확인하였고 모든 용해 용제에 있어 용해율이 올라갈수록 높은 중합도까지 용해가 가능한 것을 확인했다. 기타 물성변환 첨가제 없이 필름 형태로 재결정하는 기술을 확보해 필름, 필라멘트와 같은 형태로 제조해 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다. □ 연구개발결과의 중요성 반응정도(severity)가 조절된 목질 바이오매스는 높은 리그닌 함량을 가지며 선택적 탈리그닌이 가능하다. 또한 CED 및 urea/NaOH 수용액에 높은 용해율을 가지는 원료로 새로운 전환기술 개발로써 가치있는 연구이다. 용해 원료의 특성 및 이를 기반으로 하는 용해 용제의 기작을 확인하였고 잔존 리그닌 함량을 가지는 lignin-rich 셀룰로오스를 용해 원료로 사용함으로써 기존의 알칼리 수용액 기반의 용해용제에서 나타나는 겔화 현상을 방지할 수 있는 우수한 장점을 가지는 용해 원료임을 입증했다. 반응의 주산물 및 부산물을 확보하고 다양한 재결정 방법을 통해 필름, 필라멘트, 복합재료로 활용 가능성을 검토했다. 본 연구개발은 목재를 이용하는 전 산업에서 목재 소재를 고부가가치화 할 수 있는 핵심 기술로 작용할 수 있을 것으로 보인다. 이는 biopolymer를 제조하는 원천기술로, 향후에는 식품, 의약 또는 코스메틱 분야에서 특정 기능을 부여하기 위한 새로운 연구를 진행할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
