친환경 소재 리그닌(lignin), 화장품에서 배터리 생산까지?

재생 가능한 바이오 기반 및 순환 경제에 대한 비즈니스 수요가 빠르게 증가하고 있는 상황에서, 천연고분자 리그닌(Lignin)이 주목을 받고 있는 것으로 드러났다.

목재 폐기물 ‘리그닌(lignin)’은 목재의 20~30%를 차지하는 물질로, 고분자 화합물이기 때문에 쉽게 부패하지 않고 단단해 식물을 지지·보호하는 역할로 알려져있다.  바이오연료나 종이를 생산하는 과정에서 부산물로 나오는 양만 해도 연간 5000만톤으로 알려져있으나, 지금까지는 다른 물질과 잘 섞이지 않아 폐기되거나 땔감으로 사용됐지만, 최근 다양한 중합체(polymer)와의 결합을 통해 바이오 플라스틱, 탄소섬유 등의 고부가 가치 산물의 소재로서 활용이 가능하다.

몇년전까지 리그닌은 자외선을 흡수하고 광범위 자외선 차단효과로 인해 화장품 제품에 많이 사용했었었다. 최근 북미, 북유럽에서 리그닌은 바인더, 계면활성제, 바닐라 원료, 착물 화합물 등으로 상품화되어 이용되고 있다. 앞으로는 탄소 섬유, 바이오플라스틱, 그리고 화학제품의 기초 원료인 페놀류로 제품화하기 위해 많은 연구가 진행중이다. 

폴란드 합판 제조업체인 '페이지드(Paged)'는 스웨덴-핀란드 기반의 종합 목재 및 종이 제조기업인 ‘스토라엔소(Stora Enso)’와  바이오 기반의 접착제를 만들었다. 지속가능한 합판에 대한 고객의 수요가 높아졌기 때문이다. 

스토라엔소(Stora Enso)의 제품인 Lineo®는 나무의 주요 구성 요소 중 하나인 리그닌으로 제작됐다. Lineo®를 사용하여 페이지드(Paged)는 화석 기반 접착제의 40%를 리그닌으로 대체할 수 있다고 밝혔다. 페이지드(Page)의 궁극적인 목표는 탄소 배출량을 수천 톤 줄일 수 있는 것이다. 

페이지드(paged) CEO인 야로슬파프 미치니우크(Jaroswaw Michniuk)는 "현재 우리는 생산에 더 많은 재생 에너지를 사용하는 것부터 완전히 지속 가능한 구성 요소로 만들어진 제품까지 몇 가지 이니셔티브를 연구하고 있으며, 대표적인 예가 스토라엔소(Stora Enso)와의 파트너십”이라고 말했다.  

노르웨이 기업 보레가르드(Borregaard)는 식물 자원인 바이오매스를 원료로 사용해 기존 석유화학제품을 대체할 수 있는 친환경적인 화학제품이나 바이오연료 등을 생산하는 바이오리파이너리(Biorefinery) 기업이다. 

리그닌은 이 기업에서 생산하는 제품군인 리그노설포네이트(LIGNOSULFONATE)의 원료로 사용되고 있다. 리그노설포네이트는 생분해성, 무독성 및 재생 가능한 물질이기 때문에, 기존에 사용되던 합성 중합체에 대한 지속 가능한 대안이 가능하다고 한다. 특히, 이 제품은 납 배터리에 사용되는 유기 팽창제 첨가제를 얻을 수 있어, 국내외 배터리 시장에서도 주목받고 있다.

국내에서도 ‘리그닌’에 대한 연구는 지속적으로 진행되고 있다.  

21년에는 산업통상자원부에서 리그닌을 이용한 ▲바이오 항공유 ▲수소 생산에 대해 소개했었다. 같은해에 울산과학기술원(UNIST)은 나무에서 나온 찌꺼기로 유용한 화합물을 만들며 얻는 전자로 ‘태양광 수소’를 생산하는 기술을 개발했으며 이에 대한 연구는 현재에도 지속적으로 진행되고 있다.

올해 2월에는 산림청 국립산림과학원에서 ‘미래소재 자원으로서 리그닌의 가치’를 주제로 ‘제2회 목재 미래소재 포럼’을 개최하기도 했다.