PaCE LAB
농업생명과학대학 윤혜정
PaCE LAB(제지·셀룰로오스 공학실)은 천연고분자인 셀룰로오스와 종이를 기반으로 한 첨단 소재 및 친환경 제품 개발에 중점을 두고 있는 연구실입니다. 본 연구실은 목재 및 비목재 자원에서 추출한 셀룰로오스의 구조적·화학적 특성 분석, 나노셀룰로오스의 생산 및 응용, 그리고 종이 및 셀룰로오스 기반 신제품의 개발 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 셀룰로오스 나노섬유(CNF)와 같은 차세대 바이오 소재의 대량 생산 공정 개발과, 이를 활용한 고기능성 복합소재, 하이드로젤, 필름, 폼 등 다양한 응용 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 친환경 포장재, 고내구성 종이, 바이오플라스틱, 의료 및 화장품 소재 등 다양한 산업 분야로의 확장 가능성을 보여주고 있습니다.
또한, 본 연구실은 종이의 노화 및 기록 문화유산의 보존 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 종이의 노화 원인 및 기작 규명, 손상된 기록물의 보강 및 장기 보존을 위한 화학적·물리적 처리 기술, 전통 한지의 열화 안정성 평가 등 문화재 보존과 관련된 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 귀중한 기록 문화유산의 보존과 전승에 기여하고 있습니다.
연구실은 산업계와의 협력, 정부 및 공공기관 프로젝트, 국내외 학술 교류 등을 통해 연구 성과의 실용화와 사회적 확산에도 힘쓰고 있습니다. 다수의 특허 출원 및 논문 발표, 산학협력 프로젝트 수행, 국제 학회 발표 등 활발한 연구 활동을 이어가고 있습니다.
PaCE LAB은 지속가능한 자원 활용과 친환경 소재 산업의 미래를 선도하는 연구실로, 첨단 바이오소재 개발과 문화유산 보존이라는 두 축을 중심으로 학문적·산업적 가치를 창출하고 있습니다.
Cellulose Nanofiber
Cellulose Nanofibrils
Eco-friendly Packaging
셀룰로오스 나노섬유의 생산 및 응용
셀룰로오스 나노섬유(CNF)는 목재 및 비목재 식물, 조류, 박테리아 등 다양한 천연 자원에서 추출할 수 있는 친환경 소재로, 한 차원의 크기가 100nm 이하인 초미세 섬유입니다. 본 연구실에서는 산가수분해, 기계적 처리, 화학적 또는 효소 전처리 등 다양한 공정을 통해 고품질의 셀룰로오스 나노섬유를 제조하는 방법을 개발하고 있습니다. 이러한 공정의 최적화는 나노섬유의 물리적, 화학적 특성에 큰 영향을 미치며, 이를 통해 다양한 형태의 나노소재(필름, 폼, 에어로젤 등)를 생산할 수 있습니다.
셀룰로오스 나노섬유는 높은 비표면적, 우수한 기계적 강도, 생분해성, 가공의 용이성 등 독특한 특성을 지니고 있어, 제지, 유변조절제, 화장품, 의료용품, 전자제품, 자동차용 복합소재 등 다양한 산업 분야에 응용될 수 있습니다. 연구실에서는 전처리 방법에 따른 나노셀룰로오스의 제조 방법 및 생산 공정에 관한 연구와, 각 나노셀룰로오스의 특징에 따라 응용할 수 있는 방법에 대해 심도 있게 탐구하고 있습니다.
최근에는 나노셀룰로오스 기반의 하이드로젤, 폼, 복합소재 등 고기능성 신소재 개발에도 집중하고 있습니다. 예를 들어, 나노셀룰로오스 폼의 구조적 안정성 향상, 염료 흡착 및 오염물질 제거, 고내구성 필름 및 투명 바이오플라스틱 복합소재 개발 등 다양한 응용연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 지속가능한 소재 산업의 발전과 친환경 사회 구현에 기여하고자 합니다.
친환경 종이 및 셀룰로오스 기반 신제품 개발
본 연구실은 셀룰로오스 기반 또는 종이 기반 신제품의 개발에 중점을 두고 있습니다. 셀룰로오스 섬유는 지구상에서 가장 풍부한 천연고분자로, 지속생산이 가능하고 생분해성 및 재활용성이 뛰어나며, 무게 대비 강도와 탄성계수가 매우 높아 다양한 산업 소재로 각광받고 있습니다. 최근에는 화석연료계 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재로서 셀룰로오스의 활용 가능성이 크게 주목받고 있습니다.
연구실에서는 셀룰로오스 섬유의 원료 및 추출 방법에 따라 다양한 크기와 특성을 갖는 섬유를 확보하고, 이를 바탕으로 종이, 포장재, 필름 등 다양한 형태의 신제품을 개발하고 있습니다. 특히, 종이 포장재의 경우 기존 플라스틱 포장재와 동등 이상의 성능을 갖추기 위해 산소 차단, 항균성, 내수성 등 고기능성을 부여하는 기술 개발에 집중하고 있습니다. 또한, 저비용 대량생산 공정 개발을 통해 산업적 실용화 가능성을 높이고 있습니다.
이와 더불어, 셀룰로오스 기반 신제품의 산업적 적용 확대를 위해 다양한 복합소재 및 기능성 소재 연구도 활발히 진행 중입니다. 예를 들어, 셀룰로오스 나노섬유를 활용한 고강도 경량 시트, 투명 바이오플라스틱, 환경친화적 포장재, 고내구성 필름 등은 미래 친환경 소재 시장을 선도할 수 있는 핵심 기술로 평가받고 있습니다. 이러한 연구를 통해 지속가능한 자원순환과 환경보호에 기여하고자 합니다.
종이의 노화 및 기록 문화유산 보존 연구
종이 기록 문화유산은 단순한 정보 전달 매체를 넘어, 인류의 자연, 문화, 역사를 반영하는 소중한 자산입니다. 그러나 오랜 시간 동안 다양한 환경적 요인(벌레, 황변, 열, 습기 등)에 의해 종이의 물리적·화학적 특성이 저하되고, 심각한 손상이 발생할 수 있습니다. 본 연구실에서는 종이의 노화 원인과 기작을 규명하고, 손상된 지류의 보존성을 향상시키기 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다.
노화된 종이의 상태를 정확히 진단하기 위해, 원료, 제조방식, 보관환경, 사용 빈도 등 다양한 요인을 체계적으로 분석합니다. 이를 바탕으로, 종이의 내구성 향상 및 장기 보존을 위한 화학적·물리적 보강 처리, 표면 개질, 보강제 적용 등 다양한 보존 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 한지 등 전통 종이의 노화 안정성 평가 및 현대적 보존처리 기법의 효과성 검증도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 귀중한 종이 기록 문화유산의 소실을 방지하고, 미래 세대에 안전하게 전승할 수 있도록 하는 데 중요한 역할을 합니다. 더불어, 보존과학 분야의 학문적 발전과 실무적 적용을 동시에 추구하며, 국내외 문화재 보존 현장과의 협력도 활발히 이루어지고 있습니다.
1
Development of multi-functional mulch papers and evaluation of their performance-studies for reducing the basis weight of mulch paper
H.L. Lee, J.Y. Ryu, H.J. Youn
Journal of Korea TAPPI, 1998
2
Evaluation and application of retention aids for papermaking system closure
H.L. Lee, Y.J. Sung, H.J. Youn, Y.S. Kim, J.I. Oh
Journal of Korea TAPPI, 1998
3
Effect of polymerization conditions on the characteristics of polyvinyl acetate emulsions
H.J. Youn, H.L. Lee
Journal of Korea TAPPI, 1998
1
Wet-end 제어를 위한 고분자 흡착 및 보류도 평가기술개발
2
모델 OCC를 이용한 골판지고지의 해섬 및 재활용 특성 해석
3
백판지 High-bulk달성을 위한 wet-end 기술 개발
