[비건뉴스=김민영 기자] 커피 찌꺼기와 버섯 포자를 이용해 3D 프린팅이 가능한 생분해성 플라스틱 대체재가 개발됐다. 워싱턴대학교 연구진은 이 소재가 플라스틱 폐기물을 줄일 수 있는 지속 가능한 대안이 될 것으로 기대하고 있다.

워싱턴대 인간 중심 디자인 및 공학 박사과정에 재학 중인 단리 루오(Danli Luo)는 에스프레소 머신에서 배출되는 커피 찌꺼기에서 착안해 연구를 시작했다. 커피 원두의 약 30%만이 물에 녹는 성분이며, 미국에서는 매년 72만 톤가량의 커피가 소비되지만, 이 중 약 68%가 찌꺼기로 버려진다.

연구진은 커피 찌꺼기를 반죽 형태로 만들어 3D 프린터를 통해 다양한 형태로 출력하고, 여기에 영지버섯 포자를 주입해 '균사체(mycelial skin)'라 불리는 조직을 자라게 했다. 이 균사체는 출력물의 표면에 얇은 껍질을 형성하며, 물체를 단단하고 방수성 있는 구조로 전환시킨다. 특히 복잡한 디자인 구조에서는 서로 떨어져 출력된 부품들이 균사체를 통해 하나로 융합되기도 한다.

‘마이코플루이드(Mycofluid)’로 명명된 이 생물 기반 반죽은 커피 찌꺼기 외에 현미 가루, 영지버섯 포자, 잔탄검, 물 등을 섞어 만든다. 연구진은 워싱턴대 머신 에이전시 연구실과 협업해 리터 단위 반죽을 출력할 수 있는 새로운 프린터 헤드도 제작했다.

연구팀은 이 반죽을 활용해 유리잔용 포장재, 꽃병 조각, 모아이 석상 조형물, 나비 모양의 소형 구조물 등 다양한 시제품을 제작했다. 완성된 소재는 스티로폼보다 무겁지만, 밀도는 종이상자나 목탄에 가까우며, 물에 노출돼도 형태가 유지되는 내구성을 보였다. 구조적 강도 또한 스티로폼 수준으로 평가됐다.

루오 연구원은 “자영업자들이 손쉽게 맞춤형 포장재를 제작할 수 있도록 지속 가능한 재료를 개발하는 데 관심이 있다”며 “유리처럼 깨지기 쉬운 제품을 위한 새로운 포장 솔루션을 모색 중”이라고 밝혔다.

이번 연구는 미국 국립과학재단(NSF)의 지원을 받았으며, 결과는 학술지 '3D 프린팅 앤 애디티브 매뉴팩처링(3D Printing and Additive Manufacturing)'에 게재됐다.

연구진은 향후 균질한 커피 찌꺼기를 대체할 수 있는 다양한 바이오 폐기물 재료를 탐색할 계획이다. 루오는 “음식물 쓰레기와 같은 다른 바이오 소재로의 확장을 통해 플라스틱 폐기물 문제에 유연한 해결책을 제시하고 싶다”고 말했다.