1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

박테리아 셀룰로오스(bacterial cellulose, BC)는 미생물이 만들어 내는 고순도 셀룰로오스 나노섬유 소재입니다. 재생 가능한 원료로 생산되고 완전히 생분해되기 때문에, 석유 기반 플라스틱 포장재를 대체할 차세대 소재로 주목받고 있습니다. 최근에는 식품 포장, 의료용 소재, 전자소자 등으로 응용 분야가 빠르게 넓어지고 있으며, 연구도 단순히 많이 생산하는 단계를 넘어 원하는 성능을 갖도록 설계하여 생산하는 단계로 나아가고 있습니다.

본 연구에서는 배양 배지를 통계적으로 최적화하여 BC 생산 수율을 5.8배 높였습니다. 나아가 수율이 서로 다른 다섯 종의 필름을 대상으로 분자 배열, 나노섬유 네트워크, 기계적 물성, 수증기 차단성을 함께 측정하여, ‘배양 조건–구조–성능’으로 이어지는 관계를 정량적으로 분석했습니다. 분석 결과, 최적 배지에서 생산한 필름은 더 치밀한 나노섬유 네트워크를 형성했습니다. 이에 따라 천공 강도는 3.4배 높아졌고, 수증기 투과율은 약 5분의 1로 낮아졌습니다. 생산량과 품질을 동시에 끌어올릴 수 있음을 보여 준 이번 결과가 BC를 실제 포장 현장에 적용하는 데 필요한 설계 근거가 될 것으로 기대합니다.

재미있는 사실을 하나 소개하자면, BC는 디저트로 즐겨 먹는 나타데코코, 그리고 콤부차 위에 떠 있는 하얀 막과 동일한 소재입니다. 그래서 제 연구를 설명할 때면 ‘디저트를 포장재로 만드는 연구’라고 소개하곤 합니다. 미생물은 배양액 표면에 셀룰로오스 막을 차곡차곡 쌓아 올립니다. 최적 배지 조건을 찾은 뒤 플라스크를 열었을 때, 이전보다 눈에 띄게 두툼해진 BC 막이 떠 있던 장면이 연구 과정에서 가장 기억에 남습니다. 수치로 확인하기 전에 눈으로 먼저 결과를 본 순간이었습니다.

2. 본 연구의 한계점 및 추가적으로 검증 또는 해결해야 할 과제는?

본 연구의 가장 큰 의의는 BC 필름의 배양 조건과 구조, 성능의 관계를 설명하는 정량적 근거를 마련했다는 점입니다. 이를 바탕으로 앞으로 다음 세 가지 과제를 풀어 가고자 합니다. 첫째, 농산 부산물과 같은 저비용·친환경 원료를 배지에 활용하여 산업 규모 생산의 경제성과 지속 가능성을 함께 높이는 것입니다. 둘째, 이번 연구의 분석 방법을 다른 균주와 다양한 성형 공정에 적용하여 BC 소재 설계의 폭을 넓히는 것입니다. 셋째, 높은 강도와 차단성을 갖춘 최적화 BC 필름에 기능성을 더하여, 식품의 신선도를 능동적으로 지키는 차세대 활성 포장재로 발전시키는 것입니다.

3. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

고려대학교 식품가공공정 연구실(Han Lab, 지도교수 한재준)은 생분해성, 가식성, 항균성, 항산화성, 방충성 등 다양한 특성을 갖춘 식품 포장 소재, 식품의 품질유지기한을 늘리는 저장 신기술, 식물성 단백질 기반 대체육 제조 기술을 연구하고 있습니다. 소재 개발에 머무르지 않고, 압출 공정을 활용한 제조와 실제 식품 적용까지 이어 가는 연구를 꾸준히 수행해 온 것이 가장 큰 강점입니다. (연구실 홈페이지: https://hanlab.korea.ac.kr)

4. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

석사과정에서는 대장균을 이용해 미생물 다당류인 콜라닉산의 생산량을 높이는 연구를 했고, 박사과정에서는 미생물이 생산한 셀룰로오스를 식품 포장 소재로 개발하는 연구를 하고 있습니다. 미생물 배양부터 소재 제조, 성능 평가까지 하나의 연구 안에서 이어 갈 수 있다는 점에 자부심을 느낍니다. 미생물이 만들어 낸 물질이 필름이 되고, 그 필름이 식품을 지키는 데 쓰이기까지의 전 과정을 직접 다룰 수 있다는 것이 이 연구의 가장 큰 보람입니다.

5. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

식품 포장은 미생물학, 고분자, 재료 분석, 식품공학이 한데 만나는 분야입니다. 처음에는 배워야 할 것이 많아 보이지만, 그만큼 자신의 배경을 살릴 길도 많습니다. 저 역시 생명공학을 공부하며 익힌 미생물 기술을 바탕으로 지금의 포장 소재 연구를 하고 있습니다. 지금 하는 공부가 당장은 쓰일 곳이 없어 보여도 훗날 자신만의 강점이 됩니다. 조급해하지 말고 하나씩 쌓아 가시기를 바랍니다.

6. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 연구로 확보한 최적화 BC 필름을 바탕으로, 항균 기능을 부여한 활성 포장재를 개발하고 있습니다. 앞으로는 친환경적인 생산 공정을 마련하고 식품의 저장성 향상 효과까지 검증하여, 미생물 기반 소재가 포장 현장에서 실제로 쓰이도록 하는 것이 목표입니다.

7. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이 자리를 빌려 꼭 전하고 싶은 감사 인사가 있습니다. 먼저 한재준 교수님께 진심으로 감사드립니다. 교수님께서는 결과가 더디게 나오고 길이 잘 보이지 않던 순간에도 늘 인내하며 기다려 주셨고, 제가 하고 싶은 연구를 끝까지 해낼 수 있도록 아낌없이 지원해 주셨습니다. 교수님의 믿음이 없었다면 이 논문은 세상에 나올 수 없었을 것입니다.

류지수 박사님과 이정수 교수님께도 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 류지수 박사님께서는 언제나 가장 가까운 곳에서 저를 독려해 주셨고, 힘든 시간을 함께 보내며 따뜻한 위로와 누구보다 현실적인 조언을 건네주셨습니다. 이정수 교수님께서는 연구가 막힐 때마다 BC에 대한 깊이 있는 조언을 해 주시고 나아갈 방향을 함께 고민해 주셨으며, 논문 게재가 확정된 날에는 마치 자신의 일처럼 누구보다 크게 축하해 주셨습니다. 두 선배님은 결코 쉽지 않았던 이 여정에서 만난 귀인이십니다. 두 분을 만난 것은 제게 논문만큼이나 큰 선물입니다.

실험실에서 하루하루를 함께 보내며 힘이 되어 주신 식품가공공정 연구실 선배님들과 동료들, 그리고 늘 곁에서 묵묵히 응원해 주는 가족에게도 사랑과 감사의 마음을 전합니다. 받은 마음을 잊지 않고 앞으로 더 좋은 연구로 보답하겠습니다.