목재산업에서 95% 이상 버려지는 리그닌으로 과산화수소 생성

국내 연구진이 버려지는 폐목재 속 성분으로 산업에 유용한 물질을 만드는 방법을 찾았다.

카이스트 신소재공학과 연구팀은 식물의 주요 구성성분인 리그닌의 광촉매 특성을 밝혀내고 햇빛과 산소, 물만으로 고부가가치 화합물을 생성하는 인공광합성을 성공시켰다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 ‘네이처 합성’ 3월호 표지논문으로 실렸다.

리그닌은 식물의 20~30%를 차지하는 주요 구성 성분으로 세포벽 형성, 물 수송, 씨앗 보호, 스트레스 적응 등을 돕는다. 그렇지만 목재 산업에서 리그닌은 부산물로 배출되며 연간 5000만t에 이르는 것으로 알려져 있다. 리그닌의 분자구조가 복잡해 활용이 쉽지 않기 때문에 95% 이상 소각되거나 폐기되고 있다.

연구팀은 리그닌이 다른 광촉매들이 갖고 있는 분자구조와 비슷하며 고분자 상태에서 햇빛을 받으면 과산화수소를 만들 수 있다는 것을 입증했다. 리그닌을 광촉매처럼 사용할 경우 산소와 물, 햇빛만으로 과산화수소를 합성할 수 있기 때문에 경제성이 높다.

연구팀은 식물이 자연광합성을 통해 태양에너지를 화학에너지로 전환하는 것처럼 리그닌을 이용해 친환경적으로 과산화수소를 생성할 수 있다는 것을 보여줬다. 특히 이 반응을 활용하면 키랄성 화합물이나 의약물질 중간체 등을 합성할 수도 있을 것으로 기대된다.

박찬범 카이스트 교수는 “이번 연구를 통해 목재 속 리그닌을 고부가가치 화합물 생성에 친환경적 방법을 찾았다”며 “리그닌의 광촉매 메커니즘을 좀 더 자세히 밝혀 촉매 성능을 넓혀 산업화를 앞당기도록 할 것”이라고 설명했다.