대두박 부산물의 단계적 추출 공정을 통한 셀룰로오스 회수 및 물리화학적 특성 분석

조해민*, 임연수, 유혜진, 오지선, 김종화, 최준호, 김호용

(한국화학연구원 바이오화학연구센터)

Fractionation of Soybean Byproducts for Cellulose Recovery and Its Physico-chemical Characterization

Hae min Jo*, Yeon-su Lim, Hye-jin Yoo, Ji-sun Oh, Jonghwa Kim, June-Ho Choi, Hoyong Kim

(Center for Bio-based Chemistry, Korea Research Institute of Chemical Technology)

요약: 본 연구는 농업부산물이자 초본계 바이오매스인 대두박 부산물을 대상으로 유용 성분을 단계적으로 분획하고, 최종 잔사로부터 회수된 셀룰로오스의 물리화학적 특성을 분석하여 고부가가치 바이오 소재로의 전환 가능성을 검토하였다. 건조된 대두박 부산물로부터 지질, 단백질, 펙틴을 순차적으로 추출하였으며, 이후 잔사에 표백 및 알칼리 처리를 통해 고순도 셀룰로오스를 성공적으로 회수하였다. FT-IR 분석 결과, 정제 과정을 통해 리그닌과 펙틴 유래 작용기가 효과적으로 제거되고 셀룰로오스 특성 피크가 검출됨으로써 회수 공정의 효율성을 입증하였다. 또한, XRD 분석을 통해 비정질 성분 제거에 따른 결정화도의 유의미한 상승을 확인하였으며, SEM 이미지에서는 섬유상 다발 구조로의 형태학적 변화를 관찰하였다. 본 연구 결과는 대두 부산물의 단계적 추출 공정이 고순도 셀룰로오스 소재를 확보하는 효과적인 방법임을 확인하고, 회수된 셀룰로오스는 향후 표면개질 및 작용기 치환을 통해 바이오 복합소재 및 산림 바이오에너지 기반 신소재의 핵심 원료로 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.

Abstract: This study examined the potential conversion of soybean meal by-products into high-value biomaterials. This was achieved by sequentially fractionating useful components and analyzing the physicochemical properties of cellulose recovered from the final residue. Lipids, proteins, and pectin were sequentially extracted, followed by recovery of high-purity cellulose from the residue through bleaching and alkali treatment. FT-IR analysis revealed the removal of lignin and pectin-derived functional groups, with the characteristic peaks of cellulose detected. XRD analysis confirmed a significant increase in crystallinity due to the removal of amorphous components, and SEM images revealed a fibrous bundle structure. These results suggest that the stepwise extraction process using agricultural and forestry byproducts is an effective method for recovering high-purity cellulose. The recovered cellulose is expected to hold high utilization value as a raw material for functional new materials based on bio-composites and forest bioenergy in the future.

사사: 본 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 ‘기초연구사업(RS-2024-00346923)’ 및 농촌진흥청의 농업과학기술연구개발사업 (RS-2025-02263976)의 지원을 받아 수행하였음.