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[IT뉴스][그린비즈] 목재 폐기물 ‘리그닌’의 재발견…백신, 항공유에 헤어 린스까지

온카뱅크관리자

2025-03-02 06:07:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 매년 1억t씩 버려지던 산업 폐기물 석유화학 물질 대체할 친환경 소재로 주목 
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 다양한 분야에서 연구 중인 리그닌./챗GPT4o
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 나무가 단단한 것은 목질부를 이루는 리그닌(lignin)이란 고분자 물질 덕분이다. 나무의 생존에 필수적인 성분이지만 목재를 가공할 때는 쓸모가 없었다. 나무로 종이를 만들 때 맨 먼저 제거하는 게 리그닌이다.
 매년 1억t씩 산업 폐기물로 버려지던 리그닌이 석유화학 제품을 대체할 친환경 신소재로 주목받고 있다. 연료부터 백신, 헤어 컨디셔너까지 활용 분야도 다양하다.
 ◇석유화학 제품 대체할 친환경 소재로 부상
 리그닌은 나무에서 30%를 차지하는 성분이다. 섬유소인 셀룰로오스를 결합시켜 나무의 강도를 높이고 보호하는 천연 접착제 역할을 한다. 종이·펄프를 만드는 셀룰로오스와 달리 리그닌은 쓸모가 없어 폐기물로 버려졌다. 미국 델라웨어대에 따르면 매년 발생하는 리그닌 폐기물만 약 1억t에 달하는 것으로 추정된다.
 나무의 골칫덩어리던 리그닌이 최근 친환경 연료와 석유화학 제품의 대체 소재로 주목받고 있다. 리그닌은 탄소 원자 6개로 이뤄진 벤젠 고리라는 특정한 분자 구조를 갖고 있는데, 이 독특한 구조가 플라스틱, 접착제, 합성섬유 등의 원료로 사용된다. 기존에는 이런 화학물질을 석유에서 추출한 벤젠·톨루엔·자일렌(BTX)을 이용해 생산했다. 최근 리그닌을 작은 분자로 쪼개 BTX와 유사한 물질을 얻는 기술이 나왔다.
 김호용 한국화학연구원 책임연구원은 “리그닌은 기존 석유화학에서 사용되는 BTX 화합물을 대체할 수 있는 천연 소재로 주목을 받고 있다”며 “리그닌을 단위 분자로 변환할 수 있는 기술이 발전하면서 BTX가 사용되던 기존 석유화학 산업에서 리그닌의 활용도가 늘어나고 있다”고 말했다. 석유 대신 리그닌을 이용해 석유화학 제품을 만들 수 있게 된 것이다.
 리그닌 연구가 활발히 진행되는 대표적인 분야가 바이오 연료다. 하정명 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 책임연구원 연구진은 리그닌으로 바이오 항공유를 대량으로 생산하는 기술을 개발했다. 리그닌은 점성이 높아 기존 연료처럼 사용하기 어려운 단점이 있었다. KIST 연구진은 수소를 첨가한 후 고온·고압 조건에서 기름을 분해하는 ‘수첨 분해 기술’을 활용해 이 문제를 해결했다.
 하 책임연구원은 “리그닌에서 벤젠 고리를 얻을 수 있어, 이를 기존 지속 가능 항공유(SAF)와 혼합하면 석유 항공유와 거의 동일한 연료를 만들 수 있다”며 “일직선의 구조보다는 벤젠 고리 구조가 열량이 높고 끓는점이 높아 연료로서 더 유리하다”고 말했다.
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 성균관대 연구진이 만든 리그닌 나노입자 백신이 다발성 경화증 면역치료를 하는 과정을 보여주는 그림./성균관대
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 ◇백신·헤어 제품 제조에도 활용
 김재윤 성균관대 화학공학·고분자공학부 교수는 2023년 리그닌을 백신 소재로 활용하는 기술을 선보였다. 김 교수는 리그닌이 면역세포가 과도하게 작용하지 않도록 억제한다는 사실을 확인하고, 리그닌 나노입자에 면역반응을 유발하는 항원단백질을 결합해 치료 백신을 만들었다.
 척수 신경세포를 공격하는 자가면역 반응으로 인해 뒷다리가 마비된 다발성 경화증 생쥐에게 이 백신을 접종하자 마비 증세가 회복됐다. 리그닌 백신이 뚜렷한 치료법이 없는 다발성 경화증의 치료제가 될 수 있는 가능성을 확인한 것이다. 김 교수는 “천연 소재인 리그닌을 고부가가치의 면역 치료용 소재로 활용할 수 있는 가능성을 확인했다”고 말했다.
 해외에서는 리그닌을 헤어 케어 제품으로도 개발하고 있다. 스웨덴 스톡홀름대 연구진은 지난달 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 리그닌과 코코넛 오일을 혼합해 새로운 컨디셔너(린스)를 개발했다고 발표했다. 컨디셔너는 샴푸로 씻어낸 모발 표면을 코팅해 정전기를 방지하고 자외선을 차단하는 제품이다. 상한 머리카락을 되돌리진 못하지만, 부드럽게 유지하는 효과는 낸다.
 실험 결과, 리그닌 컨디셔너는 기존 천연 컨디셔너와 비슷한 수준으로 머리카락을 부드럽게 만들었으며, 빗질 시 저항력이 13% 감소하는 효과가 나타났다. 연구진은 모발을 현미경으로 관찰해 같은 결과를 확인했다.
 김호용 화학연 책임연구원은 “리그닌 활용에 기업에서도 관심을 갖고 있지만 당장 제품군으로 만드는 데는 시간이 필요할 것 같다”며 “환경 관련 정책이 구체화되면 산업계의 리그닌 개발도 더욱 활력을 띠게 될 것”이라고 말했다.
 참고 자료
 Science Advances(2025), DOI : https://doi.org/10.1126/sciadv.adr8372 
 ACS Nano(2023), DOI : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04497
 Energy Conversion and Management(2020), DOI : https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112728
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