KR102583007B1 - 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균사체-왕겨-귤피를 기반으로 하는 바이오매스 복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 생분해성 뿐만 아니라 기계적 특성과 열적 특성이 우수한 폐자원을 활용한 플라스틱 대체용 친환경 소재에 관한 것이다.

Description

균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 및 이의 제조 방법 {Biomass composite based on mycelium-rice husk-tangerine peel and method for preparing the same}
본 발명은 균사체-왕겨-귤피를 기반으로 하는 바이오매스 복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 생분해성 뿐만 아니라 기계적 특성과 열적 특성도 우수한 폐자원을 활용한 플라스틱 대체용 친환경 소재에 관한 것이다.
지구 온난화로 인한 기후 위기에 대처하기 위해 전세계적으로 탄소 중립을 실현하기 위해 노력하고 있으며, 기존 화학 소재를 식물, 미생물, 효소 등을 활용한 바이오매스 기반의 소재로 대체하려는 움직임이 활발하다. 이와 같이 바이오매스를 기반으로 하는 소재는 제조 과정에서 이산화탄소 배출량이 적고, 미세플라스틱과 폐기물 적체 현상을 해결할 수 있어 플라스틱 대체품으로 주목받고 있다.
바이오매스 중에서 버섯 균사체는 실처럼 가는 균사가 서로 얽혀 배지 입자와 함께 치밀한 그물망 구조를 이루는 특성이 있으며, 이에 따라 모양과 부피가 일정하게 유지되는 성질을 가지기 때문에 산업 소재로 제품화하기에 적합하다. 또한 자연 유래 성분으로 100% 생분해가 가능하다는 특징이 있다.
이에 따라 버섯 균사체를 이용한 다양한 종류의 친환경 산업 소재를 개발하려는 연구가 진행되어 왔으나, 버섯 균사체만으로 이루어진 소재는 기계적 강도가 높지 않고, 균일도도 개선할 필요가 있어 이러한 단점을 보완할 수 있는 복합 소재 개발이 요구되고 있다.
하지만 현재까지 기계적 특성과 내화 특성을 만족하는 100% 폐자원을 활용한 균사체 기반의 바이오매스 소재는 보고 되지 않았다.
본 발명의 목적은 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 및 그 제조 방법을 제공하는 것으로서, 석유계 기반의 플라스틱 소재를 대체할 수 있는 기계적 강도와 내화 특성이 우수한 생분해성 바이오매스 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 균사체의 생장 정도와 성형 온도 제어를 통해 용도에 따라 다양한 물성을 구현할 수 있는 바이오매스 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 석유 유래 화학성분을 포함하지 않는 100% 폐자원을 활용한 바이오매스 복합체를 제공하여 탄소 저감 및 환경 문제 해결에 기여하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따른 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법은 왕겨 및 귤피를 각각 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 왕겨 분말, 귤피 분말 및 물을 혼합한 배지를 성형틀에 채워 넣고 멸균하는 단계; 상기 멸균된 배지에 버섯 균사 조직을 접종하여 균사체를 배양하는 단계; 상기 배양이 완료된 후 균사체 생장을 중단시키는 단계; 및 상기 배양 과정에서 형성된 균사체-왕겨-귤피 복합체를 성형틀에서 분리하는 단계를 포함한다.
배지의 조성에 있어서, 왕겨 분말과 귤피 분말에 대한 물의 혼합 비율은 중량비로 2.5배 내지 4배 범위일 수 있다. 또한 왕겨 분말과 귤피 분말의 혼합 비율은 중량비로 1:1 내지 1:1.5 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
왕겨 분말의 입경은 0.5 내지 1.5 mm 범위이고, 귤피 분말의 입경은 300㎛ 이하 범위일 수 있다.
배지의 멸균 온도는 121 ± 2℃이고, 압력은 0.10 내지 0.12 MPa 범위일 수 있다.
균사체 배양 단계는 온도 20℃ 내지 25℃ 및 습도 90 내지 100 % 범위에서, 20일 내지 40일 동안 수행될 수 있다.
균사체 생장이 완료된 후, 100℃ 내지 105 ℃의 온도에서 18 내지 24 시간 동안 가열하여 생장을 중단시킬 수 있다.
균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체에 사용될 수 있는 버섯 균사로는 예를 들어, 영지버섯(Ganoderma lucidum), 목이버섯(Auricularia auricula-judae), 느타리버섯(Pleurotus ostreatus) 및 새송이버섯(Pleurotus eryngii(De Candolle ex Fries) Quel), 기계충버섯(Irpex lacteus), 구름버섯(Trametes versicolor)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일측면으로서, 상기 제조 방법에 의해 제조된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체가 제공된다. 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 ISO 844의 측정 방법에 의거하여 변형율 10%에서 측정한 압축 강도가 10N 내지 20N 범위이며, ISO 1209의 측정 방법에 의거하여 10mm/min의 속도로 측정한 굽힘 강도가 50N 내지 65N 범위로서 기계적 특성이 우수하다.
본 발명의 다른 일 측면으로서, 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체를 이용한 플라스틱 포장재 대체용 친환경 포장재가 제공되며, 특히 산업 전반에 널리 사용되고 있는 폴리스타이렌 폼(polystyrene foam) 포장재를 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 바이오매스 복합체는 식물성 바이오매스와 가교 결합 특성이 우수하여 바인더 역할을 충실히 해줄 수 있는 균사체를 사용함으로써 석유 유래 화학 성분을 전혀 포함하지 않고도 범용 플라스틱 수준의 기계적 강도와 열적 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체의 제조 방법은 균사체 생장 정도를 조절하거나, 성형 온도를 제어하는 등의 공정 조건들을 달리함으로써 용도에 따라 압축강도 및 굽힘 강도, 내열성을 조절할 수 있으므로 다양한 제품으로 활용할 수 있는 특징이 있다.
종래 균사체를 이용한 포장재의 경우 석유계 플라스틱에 비해 강도가 부족한 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 압축 강도와 굽힘 강도 등의 기계적 특성이 우수하고, 내화 특성 및 수분 저항도도 뛰어나기 때문에 플라스틱 포장재와 같은 산업용 소재의 대체품으로 충분히 활용이 가능하다.
또한 기존에 개발된 균사체 복합체는 폐자원이 아닌 일반 식용으로 사용가능한 바이오매스를 기반으로 하는 경우가 많았으나, 본 발명에서는 왕겨 및 귤피와 같은 농산물 폐기물을 활용하여 100% 폐자원을 이용한 바이오매스 복합체를 제조하기 때문에 자원 순환 측면에서도 유익하며, 생분해성 천연 재료만을 이용한 친환경 소재로서 탄소 저감 및 환경 오염을 크게 개선할 수 있다는 장점이 있다.
한편. 산업적, 경제적 측면에서는 국내 천연자원의 적극 활용과 자원개발 촉진할 수 있으며, 플라스틱 수입 대체 효과도 기대해볼 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따라 제조된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체의 사진이다.
도 2는 실시예와 비교예에 따른 바이오매스 복합체의 최대 압축 강도 시험 결과를 보여주는 사진이다.
도 3은 시험예에 따른 내화 시험 전후의 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체의 사진이다.
이하에서 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제시된 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
실시예에 따른 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법은 왕겨 및 귤피를 각각 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 왕겨 분말, 귤피 분말 및 물을 혼합한 배지를 성형틀에 채워 넣고 멸균하는 단계; 상기 멸균된 배지에 버섯 균사 조직을 접종하여 균사체를 배양하는 단계; 상기 배양이 완료된 후 균사체 생장을 중단시키는 단계; 및 상기 배양 과정에서 형성된 균사체-왕겨-귤피 복합체를 성형틀에서 분리하는 단계를 포함한다.
왕겨와 귤피는 전국적으로 배출되고 있는 농산물 폐기물로서 수급이 용이하다는 장점이 있다. 이중에서 왕겨는 바이오매스 복합체에 강도를 향상시키고, 복합체의 프레임 및 단단한 구조체 특성을 부여하기 위해 사용하며, 분쇄 과정을 거처 입도를 조정한 분말형태로 사용한다. 구체적으로는 입자 크기가 0.5 내지 1.5 mm 범위를 갖는 왕겨 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
왕겨 분말의 입도가 상기 범위 미만일 경우 균사가 표면에 달라붙어 성장할 수 있는 면적이 적어져 균사의 배양에 문제점이 발생한다.
귤피는 바이오매스 복합체에 왕겨와 혼합하였을 때의 점도와 강도를 부여하기 위해 사용되며, 왕겨와 마찬가지로 분쇄하여 적절한 크기의 입자 크기를 가진 분말 상태로 배지 제조에 사용된다. 구체적으로는 입자 크기가 300㎛이하 범위를 갖는 귤피 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
귤피 분말의 입도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 왕겨와 혼합하여 제작하면서 물을 투여했을 때, 왕겨 분말과 고루 섞이지 않는 문제가 있다.
왕겨 분말과 귤피 분말이 준비되면, 물과 혼합하여 배지를 제조한다. 분말에 대한 물의 혼합 비율은 중량비로 2.5배 내지 4배가 적절하고, 왕겨 분말과 귤피 분말의 혼합 비율은 중량비로 1:1 내지 1.5 범위가 적절하지만 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 왕겨 분말: 귤피 분말 : 물은 중량비로 1:1:5 내지 1:1:8의 범위에서 혼합하여 사용할 수 있다. 왕겨 분말이 너무 많으면 산소가 투과할 수 있는 공극이 줄어들어 균사 성장이 더뎌지는 문제점이 있으며, 귤피 분말이 너무 많으면 산성도가 높아져 균사가 자라지 못하는 문제점이 있으므로 상기 범위에서 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 왕겨 분말과 귤피 분말을 물과 혼합한 배지를 성형틀에 채워 넣고, 고온 고압하에 멸균한다. 배지의 멸균 온도는 121±2℃ 이고, 압력은 0.10 내지 0.12 MPa 범위인 것이 적절하며, 이 범위에서 충분히 멸균이 이루어질 수 있다.
상기 멸균 과정이 완료되면 배지에 버섯 균사 조직을 접종한다. 본 발명의 실시예에서 접종가능한 버섯 균사로는 예를 들어, 영지버섯(Ganoderma lucidum), 목이버섯(Auricularia auricula-judae), 느타리버섯(Pleurotus ostreatus) 및 새송이버섯(Pleurotus eryngii(De Candolle ex Fries) Quel), 기계충버섯(Irpex lacteus), 구름버섯(Trametes versicolor)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 왕겨 및 귤피 배지에서 균사체를 배양하기에 용이한 버섯이면 어느 것이나 사용가능하다.
균사체 배양 단계는 온도 20℃ 내지 25℃ 및 습도 90 내지 100 % 범위에서, 20일 내지 40일 동안 수행될 수 있다. 이때, 배양 조건과 기간을 조절하여 용도에 따라 원하는 정도로 균사체를 생장시킬 수 있다는 것이 본 발명의 특징 중 하나이다.
원하는 정도로 균사체의 생장이 이루어지면, 100℃ 내지 105℃의 온도에서 18 내지 24 시간 동안 가열하여 생장을 중단시킬 수 있다. 균사체 배양 과정에서 형성된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 성형틀에서 분리하여 다양한 용도로 활용할 수 있다.
균사체 배양을 통해 얻어진 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 열처리하여 성형하는 과정을 수행하여 목적하는 제품으로 제조할 수 있다. 원하는 크기와 모양의 성형틀에 바이오매스 혼합물과 균사체를 배양하고, 균사가 바이오매스의 표면의 균사가 1mm 이상의 두께로 모두 덮일 경우 성형틀에서 분리하여 100℃ 내지 105℃에서 열처리를 하여 수분을 제거하고 균사 의 추가 성장을 차단시킨다.
균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 ISO 844의 측정 방법에 의거하여 변형율 10%에서 측정한 압축 강도가 10N 내지 20N 범위이며, ISO 1209의 측정 방법에 의거하여 10mm/min의 속도로 측정한 굽힘 강도가 50 내지 65N 범위로서 기계적 특성이 우수하다.
또한 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 불에 잘 타지 않으며, 불이 붙어도 쉽게 번지지 않으므로 내화 특성이 있으며, 물에 대한 수분저항성도 양호하다.
균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체는 친환경 포장재로서, 현재 사용되고 있는 석유 유래의 플라스틱 포장재를 대체할 수 있다. 특히 산업 전반에 광범위하게 사용되고 있는 폴리스타이렌 폼(polystyrene foam) 포장재를 대체하여 환경 오염 문제 해소에 도움이 될 것으로 기대된다.
이하에서 실시예와 도면을 참조하여 본 발명에 따른 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법 및 물성 측정 결과를 보다 구체적으로 설명한다.
<실시예 1> 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체의 제조
왕겨는 믹서기로 잘게 분쇄하고, 귤피는 파우더 형태로 분쇄하여 왕겨, 귤피 파우더 및 물을 1:1:8의 중량비로 혼합하고, Autoclave(121℃, 15 min)에서 고온 고압 멸균시킨 배지를 성형틀에 채워 조밀하게 조성하였다. 이어서 6일간 배양한 Ganoderma lucidum 조직을 떼어내어 해당 배지에 균사 조직을 접종하였다. 접종한 다음 20에서 25℃ 온도와 90 내지 95% 습도를 유지하는 배양 환경에서 균사체를 30일 동안 번식 생장시켰다. 산소가 잘 통할 수 있는 구조인 구조체 위에서 성장시킴으로써 제작한 배지 표면 전체에서 골고루 균사체가 성장할 수 있었다. 이후 105℃ 오븐에서 18시간동안 가열하여 균사체의 생장을 중단시켰다. 도 1에는 실시예에 따라 제조된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체의 사진이 나타나있다. 균사체 생장이 완료된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체를 성형틀에서 분리하여 물성을 측정하고, 포장재로서의 적용가능성을 테스트하였다.
<시험예 > 바이오매스 복합체의 물성 측정 결과
실시예 1에서 제조된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체에 대하여 하기와 같이 압축 강도, 굽힘 강도, 내화실험 및 수분 흡수량을 측정하였다.
1-1) 압축 강도
ISO 844의 측정 방법을 기준으로 변형율 10% 일 때 시편의 압축 강도 결과를 측정하여 비교하였다.
균사를 접종하지 않은 귤피+왕겨 바이오매스 복합체(비교예 1)의 경우 5.86N의 압축강도를 나타냈다. 균사를 접종한 귤피+왕겨 바이오매스 복합체(실시예 1)의 경우 10.6N의 압축강도를 가지는데 이는 균사를 접종하지 않은 복합체보다 약 1.8배 높은 결과를 나타낸다.
이 결과를 통해 귤피+왕겨 바이오매스 복합체의 표면을 감싼 균사의 균사 사이 결속력이 복합체의 기계적 강도를 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 또한 실시예 1에 따른 바이오매스 복합체의 압축 강도가 발포 폴리스타이렌 단열재의 최소 규격인 10N을 만족하며, 스티로폼 포장 박스의 대체품으로서 활용 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
구분 구성 압축 강도
(10% 변형율) (N/cm2)
실시예 1 균사체-왕겨-귤피바이오매스 복합체 10.6
비교예 1 왕겨-귤피 바이오매스 복합체 5.86
비교예 2 경질 폴리우레탄 폼 단열재표준규격
(KS M 3809)		 5
비교예 3 발포 폴리스티렌(PS) 단열재표준 규격
(KS M 3808)		 10 이상
비교예 4 압출 단열재 10 이상
1-2) 최대 압축 강도
ISO 844의 측정 방법을 기준으로 시편 높이의 50%까지 압력을 가하여 최대 압축 강도를 측정하였다. 균사 접종 귤피+왕겨 복합체의 경우 평균 45.5*46*45 mm (가로*세로*높이)의 시편 기준으로 평균 변형율 44.31%까지 견딜 수 있었다.
최대 압축강도 측정 후 시편을 관찰하였을 때, 균사를 접종하지 않은 바이오매스 복합체는 형태를 유지하지 못하고 부서지는 것에 비해 균사 접종 바이오매스 복합체는 형태를 유지하며 겉표면을 감싼 균사만 찢어지거나 터진 것처럼 손상된 것을 볼 수 있다. (도 2) 이 결과로부터 바이오매스 복합체의 단점을 표면의 균사가 보완함을 알 수 있다.
2) 굽힘 강도
ISO 1209의 측정 방법을 기준으로 10mm/min의 속도로 가압봉을 이동시키며 시험편에 하중을 가해 시험편의 휨 변형이 20±2mm에 대응하는 하중(N)을 최대하중으로 측정하였다. 표준 두께가 20±2mm인 시편의 휨 변형이 20mm에 달하기 전에 시험편이 파괴된 경우에는 파괴 하중을 결과로 한다.
균사를 접종한 귤피+왕겨 바이오매스 복합체의 경우 54N의 굴곡파괴하중을 가진다. 이 결과는 발포 폴리스티렌 단열재의 최소 규격인 35N과 최대 45N 이상의 굴곡파괴하중(굽힘강도)을 가져야하는 표준 규격을 만족한다. 또한 시제품보다 더 높은 굴곡파괴하중을 가져 더 단단한 내구성을 가진 스티로폼 포장 박스의 대체품으로서 가능성을 보인다.
구분 구성 굴곡파괴하중 (N)
실시예 1 균사체-왕겨-귤피바이오매스 복합체 54
비교예 1 왕겨-귤피 바이오매스 복합체 30
비교예 2 경질 폴리우레탄 폼 단열재표준규격
(KS M 3809)		 15~35
비교예 3 발포 폴리스티렌(PS) 단열재표준 규격
(KS M 3808)		 35~45
비교예 4 압출 단열재 35~45
비교예 5 균사 복합체 포장 박스 14~23
3) 내화 시험
일정한 너비로 각 균사 접종 귤피+왕겨 복합체 시편을 직육면체 막대로 길게 제작한 후, 점화된 알코올 램프에 시편의 한 쪽 끝을 대 불이 꺼질 때까지 걸린 시간, 연소한 거리 등을 측정하였다.
균사를 접종한 왕겨+귤피 복합체는 2분 내외동안 가열해도 불이 붙지 않고 그을음만 나타났으며, 알코올 램프 불꽃의 너비 1.2±3cm 기준으로 4개 시편의 손상 길이는 평균 28.75mm 인 결과를 보여주었다. 이는 불이 붙어 시편의 내, 외부 전체가 연소해 손상된 길이가 아닌 내부는 손상하지 않고 표면을 감싼 균사의 그을음 길이이다.
불꽃에 닿는 단면적이 넓은 직육면체 형태로 제작한 균사 복합체 또한 동일한 알코올 램프로 2분 30초 동안 불을 가했을 때 불이 붙지 않고 불이 가해진 표면의 균사만 그을린 것이 나타났다. (도 3)
단면적의 차이를 가진 균사 접종 복합체의 내화 측정 결과를 종합하여 균사 접종 복합체는 불이 붙지 않고, 번지지 않음을 알 수 있다.
시편 평균
가로 길이
(mm)		 시편 평균
세로 길이
(mm)		 시편 평균
높이
(mm)		 시편 평균
손상 길이
(mm)
139.5 20.5 19.5 28.75
4) 수분 흡수량
KS M 3808 발포 폴리스티렌(PS) 단열재 흡수량을 측정하는 하기 [식]을 이용하여 실시예 1에서 제조된 바이오매스 복합체의 수분 흡수량을 측정하였다.
[식 1]
균사 접종 유무에 따른 바이오매스 복합체의 수분 흡수량을 비교하였다. 두 시간동안 시험 샘플을 물 속에 넣어 수분을 얼마나 흡수하는지 측정하였다.
균사를 접종하지 않은 바이오매스만으로 이루어진 복합체는 시편의 평균 흡수율이 35.458g/100㎠로 나타났다. 이는 평균 10.7g의 시편 무게의 약 3배의 중량 증가율을 보인다. 또한 두 시간 후 시편의 무게를 측정하기 위해 꺼냈을 때 수분을 너무 많이 흡수해 형태가 흐트러지고 부서졌다.
반면 실시예 1에 따라 균사를 접종한 바이오매스 복합체는 시편의 평균 흡수율이 6.39g/100㎠로, 균사를 접종하지 않은 바이오매스 복합체보다 약 5.5배 감소한 흡수량을 보여주었다. 이는 평균 6.7g인 시편 무게에서 물을 거의 흡수하지 않고 방수한다는 것을 알 수 있다. 이 결과로 복합체 표면을 감싼 균사가 방수성을 가진다는 것을 알 수 있다.
또한 균사 복합체의 경우 시편을 물에 넣은 2시간동안 물에 가라앉지 않고 계속 물 위로 뜨려고 하는 것을 확인할 수 있다.
이로서 균사 접종 바이오매스 복합체가 수분에 대한 저항성을 가지기 때문에 플라스틱 포장 상자의 대체품으로서 기대할 수 있다.
구분 구성 시편 평균
표면적
(g/㎠)		 흡수 전
평균 무게
(g)		 흡수 후
평균 무게
(g)		 평균 흡수량 (g/100㎠)
비교예 1 왕겨-귤피
바이오매스
복합체		 77.526 10.9615 38.45 35.458
실시예 1 균사체-왕겨-귤피
바이오매스
복합체		 76.027 6.7951 11.62 6.39
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 왕겨 및 귤피를 각각 분쇄하여, 입경이 0.5 mm 내지 1.5 mm 범위인 왕겨 분말과 입경이 300 ㎛ 이하인 귤피 분말을 제조하는 단계;
    상기 왕겨 분말과 상기 귤피 분말을 1:1 내지 1:1.5 범위의 중량비로 배합하여 혼합 분말을 제조한 다음, 상기 혼합 분말에 대해 중량비로 2.5배 내지 4배의 물을 혼합한 배지를 성형틀에 채워 넣고 멸균하는 단계;
    상기 멸균된 배지에 영지 버섯(Ganoderma lucidum) 균사 조직을 접종하여 균사체를 배양하는 단계;
    상기 배양이 완료된 후 균사체 생장을 중단시키는 단계; 및
    상기 배양 과정에서 형성된 균사체-왕겨-귤피 복합체를 성형틀에서 분리하는 단계를 포함하는 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 멸균 단계의 온도는 120±2℃이고, 압력은 0.10 내지 0.12 MPa 범위인 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 균사체 배양 단계는 온도 20℃ 내지 25℃ 및 습도 90 내지 100% 범위에서 수행되는 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 균사체 배양 단계는 20일 내지 40일 동안 수행되는 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 균사체 생장을 중단시키는 단계는 100℃ 내지 105℃의 온도에서 18 내지 24 시간 동안 가열하여 수행되는 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 따른 방법에 의해 제조된 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복합체는 ISO 844의 측정 방법에 의거하여 변형율 10%에서 측정한 압축 강도가 10N 내지 20N 범위인 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복합체는 ISO 1209의 측정 방법에 의거하여 10mm/min의 속도로 측정한 굽힘 강도가 50N 내지 65N 범위인 균사체-왕겨-귤피 기반의 바이오매스 복합체.
  13. 제10항에 따른 바이오매스 복합체를 이용한 플라스틱 포장재 대체용 친환경 포장재.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플라스틱 포장재는 폴리스타이렌 폼 포장재인 친환경 포장재.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105110943A (zh) * 2015-08-28 2015-12-02 颍上县鸿涛菌业专业合作社 一种果皮制备香菇培养基及其制备方法
KR102463058B1 (ko) * 2022-04-12 2022-11-03 주식회사 어스폼 버섯 균사체 및 맥주 홉 찌꺼기를 이용한 생분해성 친환경 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 생분해성 친환경 포장재

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105110943A (zh) * 2015-08-28 2015-12-02 颍上县鸿涛菌业专业合作社 一种果皮制备香菇培养基及其制备方法
KR102463058B1 (ko) * 2022-04-12 2022-11-03 주식회사 어스폼 버섯 균사체 및 맥주 홉 찌꺼기를 이용한 생분해성 친환경 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 생분해성 친환경 포장재

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Materials research & Technology,1-12면(2021.09.) 1부.* *
Processes,제11권,840호,1-29면(2023.3.10.) 1부.* *

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