버려지는 낙엽이 미세플라스틱 걱정없는 생분해 농업용 필름으로

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 매년 버려지던 낙엽이 농촌의 골칫거리인 폐플라스틱을 대체할 수 있는 자원으로 탈바꿈했다.

한국과학기술원(KAIST)은 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 낙엽을 활용해 땅속에서 분해되는 친환경 농업용 멀칭 필름을 개발했다고 30일 밝혔다.

이번 연구는 쓸모없이 버려지던 비식용 바이오매스인 낙엽을 고부가가치 기능성 소재로 전환했다는 점에서 의미가 크다.

농업 현장에서 널리 사용되는 멀칭 필름은 잡초의 성장을 억제하고 토양의 수분을 유지하는 데 필수적인 자재다. 그러나 현재 사용되는 필름은 대부분 폴리에틸렌으로 만들어져 사용 후 수거가 어렵고, 토양에 남은 잔여물이 미세플라스틱으로 변해 환경을 오염시키는 문제가 있었다.

실제로 멀칭 비닐은 수거 과정에서 토양 유실을 유발하거나 회수 비용 부담으로 완전 회수가 어려운 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 장기적으로 토양 건강과 식량안보에 대한 우려가 나오는 이유다.

연구팀이 개발한 '낙엽 필름'은 모든 제조 공정을 유해한 유기용매 대신 물을 기반으로 수행해 친환경성이 더욱 높다.

구연산과 염화콜린을 혼합한 수화 심층공융용매(DES)를 활용해 낙엽 핵심 성분을 추출, 생분해성 고분자인 폴리비닐알코올(PVA)과 결합해 복합 필름을 제작했다.

이렇게 개발된 낙엽 필름은 실제 농업 환경에서도 충분한 성능을 보였다. 실험 결과, 자외선(UVA·UVB)을 효과적으로 차단했으며 토양의 수분 손실을 14일 동안 약 5% 수준으로 억제하는 보습 성능을 보였다. 또 이 필름을 적용해 재배한 호밀풀은 필름을 사용하지 않은 경우보다 더 우수한 생장 상태를 보였다.

생분해 성능 역시 확인됐다. 토양 조건에서 실험한 결과, 개발된 필름은 약 115일 만에 34.4%가 분해되며 기존 생분해 필름보다 빠른 분해 속도를 보였다. 또 분해 과정에서 식물 독성이 나타나지 않아 호밀풀과 다채의 발아 및 초기 생장에도 영향을 주지 않는 것으로 확인됐다.

명 교수는 "이번 연구는 낙엽을 단순히 처리하는 수준을 넘어 농업 환경을 보호할 수 있는 기능성 소재로 전환했다는 데 의미가 있다"며 "식량 자원과 경쟁하지 않는 낙엽과 물 기반 공정을 통해 지속가능한 농업용 플라스틱 대체 기술로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

건설및환경공학과 팜 탄 쭝 닌 박사과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 화학 및 환경 분야 국제 학술지 '그린 케미스트리(Green Chemistry)' 커버 논문으로 선정됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 우수신진연구사업과 KAIST 그랜드 챌린지 30 사업 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr