농촌진흥청, 버려지는 밀짚을 친환경 소재 원료로 활용 가능성 확인해

밀짚 유래 섬유소 추출 기술 개발, 미생물 발효 영양원으로 활용 가능

밀짚의 셀룰로오스 함량, 기존 32.4%에서 46.6%로 약 14%포인트 높여

▶공융용매 처리된 밀짚의 구조 확대 이미지

최근 국내에서 밀 재배가 늘어나면서 부산물인 밀짚 발생량이 ’20년 5,200ha 1만2천톤, ’24년 9,500ha 2만6천톤(출처:한국농촌경제연구원)으로 증가하고 있다.

대부분 섬유소로 구성된 밀짚은 환경친화적이고 지속 가능해 바이오플라스틱과 같은 친환경 소재 원료로 활용 가능성이 크지만, 대부분 버려지고 있다.

농촌진흥청(청장 이승돈)은 버려지던 밀짚 속 섬유소를 추출해 미생물 발효과정에 필요한 영양원인 당으로 전환하는 기술을 개발, 친환경 소재 원료로서 가능성을 확인했다.

밀짚에는 셀룰로오스(포도당(Glucose) 분자가 선형 사슬로 연결된 다당류)가 30〜35%, 헤미셀룰로오스(다양한 복합 당(자일로스, 아라비노스 등)이 짧은 가지 구조로 연결된 다당류)가 20〜25%가 함유돼 있다.

이를 산이나 알칼리 촉매로 추출한 뒤 효소 처리로 분해하면 글루코스와 같은 단당류로 전환할 수 있다.

이렇게 얻은 당은 미생물 발효과정을 거쳐 바이오플라스틱 원료로 다시 활용(공정단계: 밀짚 → 섬유소 추출 → 당화(단당류) → 미생물 발효 → 바이오소재)할 수 있다.

이를 위해서는 밀짚에서 셀룰로오스 같은 섬유소를 추출하는 과정이 중요하다.

기존에는 화학약품을 주로 사용했으나, 추출 효율이 낮으며, 한번 사용 후 버려지기 때문에 폐수처리 비용 및 환경 부담이 증가하는 문제가 있었다.

이번 연구에서는 콜린클로라이드(비타민 B군의 한 종류로, 소금처럼 생긴 하얀 가루이며 다른 물질과 섞어 친환경 용매를 만들 때 주로 사용됨)와 글리세롤(무색무취의 액체로, 화장품·식품에 널리 쓰이는 안전한 3가 알코올 성분)을 섞은 친환경 공융용매(3.2% 알칼리 첨가) 처리기술을 적용해 밀짚의 셀룰로오스 함량을 기존 32.4%에서 46.6%로 약 14%포인트 높였다.

전자현미경에서도 셀룰로오스 구조가 뚜렷하게 관찰됐다.

추출한 셀룰로오스가 당으로 전환되는 전환 수율도 기존 14%에서 93%로 높아져 미생물 발효의 주요 영양원으로 활용할 수 있음을 확인했다.

농촌진흥청은 공융용매 활용 기술인 ‘농업 바이오매스로부터 발효당을 생산하기 위한 공융용매 및 알칼리성 수성촉매의 최적화 전처리 방법 및 이를 이용한 발효당 생산 방법’(10-2024-0188643)‘을 특허출원했다.

앞으로 이 기술을 통해 밀짚에서 당을 안정적·경제적으로 생산하는 공정을 확립하고, 농업부산물을 활용한 바이오소재 연구를 확대할 계획이다.

농촌진흥청 소득식량작물연구소 한선경 소장은 “이번 연구는 버려지는 농업부산물에서 섬유소를 대량 추출할 수 있는 친환경 기술을 마련한 것”이라며, “이를 활용해 다양한 바이오소재 산업 기반을 구축, 강화할 수 있기를 기대한다”고 전했다.