‘2025 Chem Frontier 화학공학 대학생 창의설계 경진대회’에서 금상을 받은 동아대학교 화학공학과 학생 팀.(사진=동아대 제공)

동아대학교는 화학공학과 학생들이 ‘2025 Chem Frontier 화학공학 대학생 창의설계 경진대회’에서 금상과 장려상을 받았다고 1일 밝혔다.

한국화학공학회 주최로 ‘미래를 설계하다: 디지털과 에너지를 연결하는 화학공학’이라는 주제로 열린 이번 대회에서 동아대 화학공학과 김선우·구윤지·권현아·변형민(지도교수 김준형, 이정규) 학생으로 구성된 ‘젤리파워즈’ 팀은 ‘해파리를 이용한 친환경 이차전지 차세대 음극 수계 바인더 개발’로 금상을 수상했다.

이는 매년 출현량이 급증해 다양한 산업 분야에서 악영향을 끼치고 있는 해파리를 단순 폐기하는 것이 아닌 차세대 친환경 바이오 소재로 활용하기 위해 해파리에 함유돼 있는 콜라겐을 음극 수계 바인더로 활용한 연구다.

해파리의 콜라겐은 글라이신, 프롤린, 하이드록시프롤린과 같은 아미노산으로 구성돼 있으며, 다른 콜라겐보다 순도가 높기 때문에 건강기능식품, 화장품, 의약품 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이번 연구는 ‘기존 PVDF/NMP, SBR/CMC 바인더가 유독 용매, 석유계 합성 고분자’라는 한계를 개선함과 동시에 ‘2050탄소중립’ 목표에 기여할 수 있는 가능성을 보여준다. 또 해양 폐기물인 해파리를 원료로 활용, 다른 산업 분야의 피해를 감소시키고 폐기물 기반 친환경 바이오소재 개발이라는 부가적 가치를 창출하는 효과가 있다. 뿐만 아니라 이번 연구를 통해 해파리가 수계 이차전지 공정뿐만 아니라 다른 분야에서도 바이오 소재로 활용될 가능성이 기대된다.

금상을 수상한 팀은 “우리 일상에 깊이 녹아 있는 소재 및 제품인 배터리를 공부하고 여러 문제를 일으키는 해파리 소재를 접목시키는 과정은 화학공학을 배우는 학생으로서 매우 의미 있는 경험이었다”며 “이번 연구는 아직 추가적인 발전이 필요한 단계이지만 팀원 모두가 각자의 자리에서 화학공학자로서 환경 문제 해결과 제품의 성능·안정성 향상에 기여할 수 있도록 끊임없이 고민하고 노력하겠다. 지속 가능한 소재 개발과 친환경 공정 연구를 통해 실제 산업 현장에서도 활용될 수 있는 기술로 발전시켜 나가고 싶다”고 말했다.

동아대 화학공학과 윤정식·이주현·이시은·김수하 학생으로 구성된 ‘버깨비’ 팀은 같은 대회에서 ‘백색부후균 라케이즈의 폐갈조류 유래 알지네이트를 통한 고정화를 이용해 지속가능한 BPA 분해 시스템 개발’로 장려상을 받았다.

이번 과제에서는 해조류 산업 부산물인 폐갈조류에서 추출한 알지네이트(alginate)를 활용, 라카아제를 고정화(immobilization)한 알지네이트 비드를 제조했다. 이를 통해 BPA 분해 효율을 검증하고, 반복 사용 시 효소 활성 유지 가능성을 실험적으로 평가했다. 특히 완충용액(pH 조건) 최적화, 알지네이트 농도 최적화, ABTS 기질 기반 활성 측정 등을 통해 효소 고정화·재사용 공정의 타당성도 확인하는 성과를 거뒀다.

‘비스페놀 A(BPA)’은 인체 호르몬 분비 이상 및 생태계 교란을 유발하는 주요 환경오염원으로 지목되고 있는데, 기존의 물리·화학적 처리 공정은 처리비용과 부산물 발생 문제로 인해 한계가 있으며, 이에 따라 효소 기반 친환경 처리 공정이 대안으로 주목받고 있다.

이번 연구는 환경호르몬 처리 공정 비용 절감과 효소 재사용성 확보라는 기존 한계를 극복할 가능성을 보여줬다. 또 해양 폐기물인 갈조류를 원료로 활용, ‘순환자원 기반 친환경 바이오소재 개발’이라는 부가적 가치도 창출했다. 친환경 BPA 분해 공정의 산업적 적용 가능성을 확대하는 동시에, 앞으로 다른 유기오염물질 처리 및 바이오 기반 환경정화 소재 연구로도 확장될 것으로 기대된다.

장려상을 받은 팀은 “평소에 뉴스에서 접하는 유해 물질을 주변에서 쉽게 볼 수 있는 소재를 기반으로 분해를 진행하며 책으로만 접한 내용을 직접 해보는 게 너무 뜻깊었다”며 “특히 최근 BPA뿐만 아니라 대체 물질인 BPTMC, BPS와 같은 물질에서 인체 유해성이 확인되고 있는데, 향후 다른 유해 물질에서도 적용가능한지 조사하고 추출 방법 획일화, 품질의 균일화 등으로 상품화 가능성까지 연구하려고 한다”고 밝혔다.