"버려지던 낙엽이 '농업용 비닐'로…땅 속에서 자연 분해

보도기사

KAIST, 생분해 멀칭 필름 개발…미세플라스틱 문제 해법
115일 분해·작물 생장 개선…친환경 농업 소재 가능성

낙엽을 토양에서 생분해되는 멀칭 필름으로 전환하는 적용 개념

매년 버려지던 낙엽이 농업용 플라스틱을 대체할 친환경 소재로 재탄생했습니다. 토양에 남아 오염을 유발하던 기존 비닐의 한계를 보완할 기술로 주목됩니다.

KAIST 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 낙엽을 활용해 땅속에서 자연 분해되는 농업용 멀칭 필름을 개발했습니다.

멀칭 필름은 토양을 덮어 잡초를 억제하고 토양 수분을 유지하는 데 필수적인 농자재입니다. 하지만 현재 널리 쓰이는 폴리에틸렌 기반 비닐은 사용 후 회수가 어렵고, 토양에 남아 미세플라스틱으로 분해되며 환경 문제를 일으켜 왔습니다.

연구팀은 낙엽에서 핵심 성분을 추출해 이를 해결할 새로운 소재를 만들었습니다. 구연산과 염화콜린을 혼합한 친환경 용매를 활용해 식물 세포벽에서 나노셀룰로오스를 얻고, 이를 생분해성 고분자와 결합해 필름 형태로 구현했습니다. 모든 공정은 물 기반으로 진행돼 친환경성을 높였습니다.

복합 수소결합 상호작용을 통해 멀칭 필름이 형성되는 제조 공정 및 자기조립 메커니즘의 개략도

이렇게 만든 '낙엽 필름'은 실제 농업 환경에서도 성능을 입증했습니다. 실험 결과, 자외선을 효과적으로 차단하고, 토양 수분 손실을 2주 동안 약 5% 수준으로 억제하는 보습 기능을 보였습니다. 해당 필름을 사용한 작물은 생장 상태도 더 우수한 것으로 나타났습니다.

분해 속도 역시 개선됐습니다. 토양 조건에서 약 115일 만에 34% 이상 분해되며 기존 생분해 필름보다 빠른 수준을 보였습니다. 분해 과정에서도 식물 성장에 부정적 영향을 주지 않는 것으로 확인됐습니다.

연구를 이끈 명재욱 교수는 "이번 연구는 버려지는 낙엽을 환경을 보호하는 기능성 소재로 전환한 점이 핵심"이라며 "식량 자원과 경쟁하지 않는 바이오매스를 활용한 지속가능 기술로 확장 가능하다"고 설명했습니다.

KAIST 팜 탄 쭝 닌(Pham Thanh Trung Ninh) 박사과정생이 제1저자로 참여GKS 이번 연구 결과는 화학 및 환경 분야 국제 학술지, 그린 케미스트리(Green Chemistry)에 2월 6일 자 표지 논문으로 선정됐습니다.

녹색화학(Green Chemistry) 저널 최신호 표지 안쪽 첫 페이지(Inside Front Cover)

(사진=KAIST)

김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr