박준용 국립금오공대 교수 연구팀, 미세플라스틱 없는 고기능성 바이오필름 개발

친환경 생분해성 소재로 다양한 산업 활용 기대

박준용 국립금오공과대학교 재료공학부 교수. 국립금오공대 제공

박준용 국립금오공과대학교 재료공학부 교수 연구팀이 개발에 성공한 미세플라스틱 걱정없는 자연 유래의 고기능성 필름 연구 모형. 국립금오공대 제공

박준용 국립금오공과대학교 재료공학부 교수 연구팀이 미세플라스틱 걱정없는 자연 유래의 고기능성 필름을 개발했다.

이 필름은 친환경 건축 자재, 광학 코팅, 의료용 소재 등 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 누에고치에서 추출한 단백질 고분자인 실크 피브로인과 해바라기 꽃가루의 자연 미세구조를 결합해 새로운 고기능성 바이오필름을 구현했다. 이 필름은 생분해성, 생체적합성, 재활용성을 지니며 초발수성과 광확산성까지 갖춘 것이 특징이다.

이번 연구는 윤서한 박사과정 학생이 제1저자로, 박준용 교수가 교신저자로 참여했으며 그 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 11월10일자에 'Pollen-inspired biopolymer-based multifunctional films(꽃가루에서 영감을 받은 생체고분자 기반 다기능성 필름)'이라는 제목으로 게재됐다.

PANS는 1915년부터 발행된 미국 국립과학원 공식 저널로 네이처, 사이언스 등과 함께 세계적 권위의 학술지로 손꼽힌다. 특히 비 영미권 국가가 주도적으로 수행한 연구가 게재되기 어려운 특징이 있으며 노벨상 수상자들의 주요 연구 결과가 PNAS에 게재된 사례가 많다.

현재 전 세계가 미세플라스틱으로 인한 환경오염 문제에 직면하면서 합성 플라스틱을 대체할 친환경 생분해성 소재 개발이 중요한 과제가 되고 있다.

실크 피브로인은 생분해성 소재로 주목받고 있었지만 그동안 연구는 주로 단일 특성에 초점을 맞췄다. 자연 표면 구조를 모사한 기존 연구 역시 특정 기능에만 집중돼 산업 전반에서 활용되는 고기능 합성 플라스틱을 대체하기에는 부족했다.

박 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 자연의 물질과 구조를 동시에 활용하는 이중 자연영감 설계 전략을 제시했다. 해바라기 꽃가루의 나노 가시 구조를 실크 피브로인 필름 표면에 전사하는 건식 제조공정을 개발해 화학적 코팅 없이도 물방울을 완전히 튕겨내는 초발수성을 구현했다.

또 이 필름은 빛을 고르게 확산시키는 광학 기능도 뛰어나다. 반복적인 오염과 세척에도 표면 특성이 안정적으로 유지되며 사용 후에는 자연에서 손쉽게 분해될 수 있다.

박 교수는 "자연이 만든 재료와 구조를 결합해 자연에서 비롯돼 다시 자연으로 돌아가는 순환형 신소재를 구현했다"며 "이 지속가능한 고기능성 바이오필름은 다양한 산업 분야에서 널리 활용될 것"이라고 기대했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 경상북도 RISE사업의 지원을 받았으며 미국 터프츠대 피오렌조 오메네토 교수 연구팀과의 국제 공동연구로 진행했다.

신승남 기자