머티어리얼 지 최근 호에 따르면 독일, 영국 등에서는 들판에서 쉽게 볼 수 있는 민들레, 바나나 줄기, 메밀 등 기존 식물을 이용, 신물질을 만들려는 연구가 성공적으로 진행되고 있으며, 최근 상용화를 앞두고 있는 것으로 전해졌다.

가장 주목받고 있는 식물은 민들레. 들판에서 자라는 민들레 가지를 부러뜨리면 끈끈한 액체가 나온다. 이 액체는 고무나무에서 나오는 액체와 비슷한 성분의 라텍스인데 이 액체가 미래 고무산업의 향방을 결정할 신소재 원료로 주목을 받고 있다.

이 끈끈한 액체를 자동차 타이어, 음료수 병 등의 원료가 되는 천연 라텍스로 개발하려는 노력이 독일 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소를 통해 순조롭게 진행되고 있다.

민들레가 향후 고무산업 향방 좌우

그동안 천연 라텍스는 동남아시아, 남미 지역 등에서 자라는 고무나무를 통해 공급돼왔다. 예를 들어 자동차 타이어에 천연고무를 섞지 않으면 충분한 탄성을 가지지 못한다. 각종 튜브, 음료수 병, 라텍스 장갑에 이르기까지 다른 제품들도 마찬가지다.

그런데 최근 문제가 발생하고 있다. 이 고무나무에 각종 균이 감염돼 사용이 어려워지고 있다. 균이 감염된 원료를 사용할 경우 알레르기 반응이 우려되고 있다. 특히 진균의 감염은 동남아시아에서 최근 남미 지역으로 퍼져나가면서 대규모 경작이 어려운 상황이다.

진균이 확산될 경우 일시적인 방제는 가능하지만, 영속적인 방제는 불가능하다. 만일 진균에 의한 질병이 유행한다면 화학적인 방제는 불가능하다는 것이 관계자들의 분석이다. 전문가들은 만일 이런 사태가 온다면 천연고무 산업이 붕괴될 가능성이 있다며 최악의 사태를 우려하고 있다.

고무나무 대신 러시아 민들레와 같은 다른 자원을 찾고 있는 것은 당연한 일. 이미 독일, 러시아, 미국 등은 2차 대전 중 민들레로부터 고무를 생산한 바 있다. 문제는 민들레 가지로부터 흘러나오는 액체가 즉시 고분자화 돼 원료로 사용하기 힘들다는 점이다.

그러나 독일 아헨에 있는 프라운호퍼 연구소의 분자생물학 및 응용생태학(IME) 연구원들은 이 문제를 해결하는데 성공을 거두고 있는 것으로 전해지고 있다.

부서장인 디크 프루퍼(Dirk Prufer) 박사는 “그동안 라텍스를 빠르게 고분자화 하는 효소를 찾아냈으며, 이 효소의 활성을 중지시켰다”고 밝혔다. “그 결과 민들레 가지가 잘라져도 라텍스는 고분자화하지 않고 흘러나오게 된다”며, “이 방법으로  일반적으로 얻을 수 있는 양 보다 4~5배가량 많은 라텍스를 얻을 수 있다”고 설명하고 있다.

바나나 폐기물로 플라스틱 생산

또 "이렇게 생산한 민들레 고무가 병원에서도 사용이 가능할 만큼 현재까지 어떠한 알레르기도 일으키지 않으며, 앞으로 민들레를 대규모로 배양한다면 재배철마다 1헥타르에서 500-1천kg의 라텍스를 얻을 수 있다"고 말했다.

연구소 측은 이번 연구를 위해 그동안 민들레를 유전적으로 조작했지만, 앞으로는 전통 육종기술을 이용, 라텍스 생산에 최적화된 민들레를 재배하는 연구를 수행하게 될 것이라고 말했다. 그리고 5년 이내에 상용화가 가능해 천연 감미료인 이눌린(달리아의 괴근 등에 함유된 저장 다당류)을 다량 생산하는 자원으로도 이용될 수 있을 것으로 내다봤다.

영국 북아일랜드 벨파스트에 소재한 퀸스 대학(Queens College)은 바나나 식물을 이용해 고품질 플라스틱 제품을 만드는 새로운 기술 분야의 선구자다. 퀸스 대학 고분자 제조공정 연구센터는 바나나 프로젝트로 알려진 백만 유로 규모의 연구에 참여하고 있다.

바나나를 수확하면 먹는 부분 외의 나머지 부분은 모두 폐기된다. 그 결과 엄청난 양의 폐기물이 발생하는데, 퀸스 대학 고분자 제조공정 연구센터는 이 폐기물을 이용해 고급 플라스틱을 만들고, 이 플라스틱을 이용해 쓰레기통, 물탱크, 플라스틱 인형 및 보트, 교통 표시판 등에 활용하는 방안을 모색하고 있다.

퀸스대학 기계항공우주공학과의 고분자 제조공정 연구센터 순환 성형 관리자인 마크 컨스(Mark Kearns) 박사는 “바나나 식물 섬유가 가공 및 처리과정을 거쳐 플라스틱소재 혼합물과 섞이게 되고, 순수 플라스틱 박막 층 사이에 샌드위치 형태로 끼워짐으로써, 우수한 구조 특성을 부여하게 된다”고 설명하고 있다.

이 연구가 성공을 거둘 경우 신소재 분야는 물론 환경 분야 등에 이르기까지 큰 이익을 가져올 것으로 예상되고 있다. 퀸스 대학 측은 이 연구가 성공을 거둘 경우 회전성형 공정에 많이 사용되는 폴리에틸렌의 양을 현저히 줄임으로써 회전 성형 플라스틱 분야에 신기원을 열 수 있을 것으로 내다보고 있다.

쓴메밀이 항당뇨·노화방지 열쇠

퀸스 박사는 또 바나나 식물에서 발생하는 엄청난 양의 폐기물을 재가공할 수 있기 때문에 새로운 일자리를 만들어 낼 수 있으며, 또한 폐기물 재활용으로 재정적 혜택을 볼 수 있을 것으로 전망했다.

국내에서도 식물을 이용, 신물질을 만들어내려는 노력이 성과를 올리고 있다. 최근 농촌진흥청은 최근 메밀에 항 당뇨와 노화방지 효과 등 새로운 기능성을 찾아냈다며, 이를 통해 다양한 식품 소재를 개발하겠다고 밝혔다.

농촌진흥청은 메밀의 새로운 수요 창출을 위해 기존메밀에 비해 약리적 효과가 뛰어나고 수량도 많아 산업체와 농가에 도움이 되는 새로운 기능성 쓴메밀 품종 ‘대관3-3호’를 개발했다고 밝혔다.
 
대관3-3호’는 강력한 항산화 물질인 ‘루틴’ 함량이 기존 메밀에 비해 70배 이상 월등히 높고 세포내 활성산소를 제거하는 능력이 뛰어나다는 것. 또한 국내 대부분 지역에서 1년에 2번 재배가 가능하고, 연차 간 재배안정성이 뛰어나 수확량이 기존 메밀에 비해 20% 이상 높아 새로운 특화작물로서 활용 가치가 매우 높다고 농촌진흥청은 밝혔다.
 
농촌진흥청 김정곤 국립식량과학원장은 “현재 산업체와 공동으로 쓴메밀의 기능성을 활용한 다양한 식품소재들을 개발했으며, 일부는 이미 제품화해 판매 단계에 있다”고 말했다. 또 “ 쓴메밀에서 처음 확인된 노화억제 유전자에 대한 정밀한 분석을 통해 금후 항암, 노화방지 및 항당뇨에 대한 인체실험을 계획하고 있다”고 밝혔다.