The Korean Society For Biotechnology And Bioengineering

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Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal - Vol. 35 , No. 4

[ Research Paper ]
Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal - Vol. 35, No. 4, pp.281-287
Abbreviation: KSBB J
ISSN: 1225-7117 (Print) 2288-8268 (Online)
Print publication date 31 Dec 2020
Received 15 Sep 2020 Revised 08 Oct 2020 Accepted 11 Oct 2020
DOI: https://doi.org/10.7841/ksbbj.2020.35.4.281

비동물성 가죽의 연구 동향과 제품 개발 가능성
허성민 ; 신현재*
조선대학교 생명화학고분자공학과

Research Trend and Product Development Potential of Non-animal Leather
Sung Min Heo ; Hyun-Jae Shin*
Department of Biochemical and Polymer Engineering, Chosun University, Gwangju 61452, Korea
Correspondence to : Department of Biochemical and Polymer Engineering, Chosun University, Gwangju 61452, Korea Tel. +82-62-230-7518, Fax. +82-62-230-7226 e-mail: shinhj@chosun.ac.kr


© 2020 The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering
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Abstract

Hazardous substances and wastes generated during the tanning process in the animal leather production are adversely affecting the environment, and the amount of waste generated is increasing as the size of the leather industry increases. Recently, non-animal leather is attracting attention as a leather that will replace animal leather. As for non-animal leather, synthetic leather such as polyvinyl chloride (PVC) and polyurethane (PU) has been commercialized. Recently, studies have been conducted to further enhance existing characteristics or to give additional characteristics by using existing polyvinyl chloride and polyurethane. Synthetic resin-based leather is similar to the characteristics of animal leather and has the advantage of being inexpensive, but it has a disadvantage of generating harmful substances during the manufacturing process, so researches to replace synthetic resin with biomass are currently underway. Among non-animal leathers, vegan leather produced by applying plant and culture technology is attracting attention. The raw material of plant-based vegan leather is pineapple, cactus, and grape marc, and the raw material of vegan leather using culture technology is mushroom. Compared with animal leather, mechanical strength and thermal properties are still insufficient, but recent research results are similar in characteristics to animal leather, and non-animal leathers using biomass have biodegradable and eco-friendly characteristics, so non-animal leather is more competitive than animal leather and the possibility of commercialization is increasing.


Keywords: animal leather, non-animal leather, leather alternatives, synthetic leather, vegan, mushroom

1. INTRODUCTION

가죽은 동물의 피부를 벗겨낸 후, 물리화학적 처리를 통하여 광물화된 동물 섬유를 의미한다. 가죽은 방수성, 탄력성, 내구성 등이 우수하여 오래전부터 널리 사용되어 왔다 [1]. 최근 이 가죽생산 공정에 환경적인 문제점이 대두되고 있다. 첫째로 원피 생산을 위하여 공장식 축산업 기반으로 인한 가축분뇨 및 오염물질 생성이며, 둘째는 가죽 제조 공정 시 발생되는 많은 액체 및 고체 폐기물이다 [1-2]. 가죽 제조공정은 원피 전처리 (Trimming and Soaking, Fleshing and Splitting, Dehairing and Bating), 무두질 (Tanning), 염색 및 유화 (Dyeing and Fat liquoring)로 구성되어 있다. 동물성 가죽 제작 공정 중 전처리 공정은 동물 원피에 붙어있는 털, 단백질, 지방과 같은 분순물을 제거하는 공정이다. 동물 원피는 전처리 공정을 거친 이후 화학적 및 기계적 처리를 가해 가죽에 탄력과 강도를 부여하는 무두질 공정을 거치게 되고 이후 색을 부여하는 염색 공정과 유연성, 감촉, 광택, 내수성을 부여하는 유화 공정을 통해 최종 가죽이 생산이 된다 (Fig. 1).


Fig. 1. 
Natural leather manufacturing process. This figure shows the types of inputs and wastes that are needed for each step of the process. Inputs are materials for progressing each process step. Waste is divided into liquid and solid, and waste occurs at all stages of the process.

이중 무두질 공정은 크롬 및 기타 화학 물질의 사용으로 인해 많은 폐기물이 발생하며 이 폐기물들은 대기 배출과 더불어 악취뿐만 아니라 잔여물, 고체 및 액체 폐기물로 환경에 악영향을 준다 [3-5]. 가죽 제조 시 1,000 kg의 동물 피부에서 콜라겐 섬유를 제외한 지방 및 기타 물질은 최대 750 kg이며 고형폐기물로 폐기된다. 또한, 화학물질은 약 500 kg이 사용되며, 최종 가죽은 200~250 kg이 생산된다. 따라서 최종 생산되는 가죽보다 더 많은 양의 화학물질이 사용되고 폐기물이 발생하게 된다. 가죽산업은 공장식 축산업 기반이기 때문에 1년에 46 Mton의 가축분뇨가 발생하며, 가축분뇨에 함유된 다양한 오염물질이 상수원, 지하수, 토양 등에 흘러 들어 수질오염을 유발한다. 브라질의 열대림 벌채 지역 중 62.2%가 가죽 제조를 위하여 대규모 축산 목장과 사료용 곡물을 재배하기 위한 농경지로 만들어진다. 인류에 의해 발생하는 이산화탄소 량은 연간 42 Gton이며, 이 중 축산업이 배 하는 양이 15%를 차지한다 [5-6]. 가죽 생산 및 처리 공정에서 발생하는 다양한 문제점으로 인하여 비동물성 가죽 개발에 대한 수요가 증가하고 있고 친환경적이며 지속가능한 산업을 위해선 비동물성 가죽의 개발이 중요하다.

비동물성 가죽은 크게 인조가죽, 합성피혁으로 분류된다. 인조가죽은 폴리우레탄 (polyurethane, PU), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride, PVC)을 기반으로 한 가죽이며 비싼 천연가죽을 대체하기 위해 개발되었다. 부직포와 폴리우레탄 등으로 이루어진 인조가죽은 도톰하고 따뜻한 천연가죽의 특징까지 비슷하게 제조하기 때문에 합성피혁보다 더욱 천연가죽 같고 물과 습기, 긁힘(scratch)에 더 강하며 천연 무늬 이상의 아름다운 무늬와 색상 표현이 가능하고 천연가죽에 비하여 가격이 저렴하다는 장점이 있다 [6]. 합성피혁은 폴리염화비닐 레더, 스펀지 레더 등 나일론과 우레탄 등을 원료로 하는 가죽이며 천연가죽 특유의 광택, 질감 등과 같은 표면적 특징을 재현한 것이 특징이다 [7-8]. 합성피혁 중 식물성 소재를 사용하여 만든 제품은 비건가죽이라 하며 최근 환경단체 및 동물보호단체 People for the Ethical Treatment of Animals (PETA)를 주축으로 유해 물질을 감소시키는 동시에 동물 보호 차원에서 동물가죽을 대체하기 위한 대안으로 비동물성 가죽이 전 세계적으로 주목을 받고 있다. 자연과 환경의 보호를 위해 만들어졌으며 비동물성 가죽 제조 시 환경에 미치는 영향이 적어 지속가능한 친환경 제품으로 주목받고 있다 [9]. 합성피혁과 인조가죽의 공통점은 폴리우레탄, 폴리염화비닐을 기반으로 한 제작을 한다는 점이다 [10-14]. 폴리우레탄, 폴리염화비닐 모두 스크래치와 오염에 강하고 관리하기 쉽다는 장점을 갖고 있지만, 생산과정에서 유해물질이 발생하는 경우가 있기 때문에 환경에 영향을 주지 않으면서 천연가죽과 유사한 기능성 합성섬유가 지속적으로 연구 개발되고 있다.


2. 동물 가죽
2.1. 가죽의 품질특성

가죽은 동물의 피부를 벗겨내어 가공한 소재로 가죽에서 털을 제거하고 무두질 (Tanning)한 것을 ‘피혁’이라고 하며 털이 붙어 있는 채로 무두질한 것을 ‘모피’라고 한다 [15]. 천연 가죽은 동물의 가죽을 벗겨낸 소재로 흔히 ‘레더 (Leather)’라고 불리며 내구성 및 통기성이 뛰어나고 열에 강하며 동물 고유 질감이 있어 고급스럽다. 천연 가죽의 단점으로는 물에 닿으면 쉽게 손상되고 가죽에 힘이 빠지고 또한 태양열에 오랫동안 노출되면 변색이 되어 관리가 어렵다는 점이다. 인조가죽은 폴리에스테르나 나일론 등의 합성소재로 가공한 소재이며 외관상 천연 가죽과 큰 차이가 없으며 물 또는 습기에 강하고 가격이 저렴한 것이 특징이다. 인조가죽의 단점은 천연가죽과 비슷하게 열에 많이 노출되면 녹아 소재 수명이 천연가죽에 비해 짧다는 점이다 (Table 1) [16].

Table 1. 
Comparison of leather properties between natural and non-animal leather
Natural leather Non-animal leather
Durability Good Medium
Life Long Short
Management difficulty Hard Medium
Price Expensive (1.31 $ / sqm) Cheap (0.26 $ / sqm)
Smell Animals None / Rubber
Flexibility Bad Good
Texture Mishmash Constant
Wrinkle Many A few
Crack Hard Easy
Lining Suede Polyester
Heat resistant Good Bad

2.2. 가죽의 분류

가죽은 크게 천연가죽, 합성가죽, 인조가죽으로 나눌 수 있다. 천연가죽은 자연 소재이며 포유류, 조류, 파충류의 산 동물의 피부를 벗겨내어 가공한 것이다 (Fig. 2). 천연가죽은 가공의 유무에 따라 원피와 피혁으로 나누며 원피는 가공하지 않은 가죽이고 피혁은 가공 방법에 따라 제작된 가죽이다. 현재 가죽으로 가공되고 있는 포유류는 소, 말, 양, 돼지, 염소, 사슴, 캥거루 등이 있으며 조류는 타조, 파충류는 악어, 뱀. 드물게 어류로는 장어 등이 있다. 포유류 가죽 중 소가죽은 튼튼하고 질기며, 가공이 쉬운 것이 특징이다 [17]. 소 가죽은 생후 기간에 따라 세부 분할되며 카프스킨 (calf skin), 킵스킨 (kip skin), 카우 하이드 (cow hide), 스티어 하이드 (steer hide), 헤이퍼 (heifer), 불 하이드 (bull hide)가 있다. 카프스킨은 생후 6개월 이내의 송아지 가죽이며 어린 송아지이기 때문에 표면이 곱고 부드러우며 모공이 작은 것이 특징이다. 가죽의 광택은 소비자에게 좋은 평가를 받고 있고 무게가 가벼워 최고급 가죽으로 분류되고 있다 [18]. 킵스킨은 생후 6개월에서 2년 미만의 송아지의 가죽이다. 카프스킨보다 유연성이 떨어지고 표면이 다소 거칠다는 단점이 있지만 두껍고 질기다는 장점이 있다 [19]. 카우 하이드는 생후 2년을 경과한 암소의 가죽이다. 소의 나이가 들면서 생기게 되는 상처들이 가죽 표면에 자연스럽게 나타나 있는 일반적인 소가죽이다. 킵스킨에 비해 모공이 크고 표면이 거칠다는 단점을 갖고 있지만 튼튼하고 두꺼우며 질기다는 장점을 갖고 있다 [20-21]. 스티어 하이드는 생후 1년 6개월을 경과하고 생후 3개월에서 6개월 사이에 거세를 한 숫소의 가죽이며 불 하이드는 거세를 하지 않은 생후 3년이 경과된 숫소의 가죽이다. 거세를 하면 거세를 하지 않은 소가죽 보다 촉감이 부드럽고 곱다는 것이 특징이다. 그렇기 때문에 스티어 하이드는 카프스킨과 킵스킨에 비해 표면이 거칠지만, 불 하이드에 비해 부드러운 촉감을 갖고 있다 [19]. 헤이퍼는 출산 경험이 없는 어린 암소의 가죽으로, 카우 하이드에 비해 조직이 섬세하며 부드러운 것이 특징이다 [22].


Fig. 2. 
(a) Types of leather and (b) classification of animal skins. Synthetic leather and artificial leather are non-animal leather. The difference between synthetic leather and artificial leather is lining. Synthetic leather lining is cotton and artificial leather lining is nonwoven fabric. Natural leather is made from animal skin and is mainly made from mammals, reptiles, and bird skin. Natural leather is classified according to animal age and leather production process.

양가죽은 소가죽과 동일하게 생후에 따라 종류가 나뉘며 생후 1년 미만의 양가죽은 램스킨 (lamb skin), 생후 1년 이상의 어미 양가죽은 쉽스킨 (sheep skin)이라 불린다. 램스킨은 촉감이 부드럽다는 특징을 갖고 있으며 강도가 약해 스크래치에 약하다는 단점이 있다 [23]. 쉽스킨은 매우 가볍고 안감과 겉감이 모두 부드러우며 감촉이 좋으나 램스킨에 비해서 다소 거칠다는 것이 특징이다 [24]. 염소가죽은 생후 1년 이상의 염소에서 나온 가죽을 고트스킨 (goat skin), 1년 미만의 경우 키드스킨 (kid skin)이라 부르며 찰지고 염소가죽은 소가죽처럼 뛰어난 내마모성, 탄력, 강도가 특징이다 [25-26]. 돼지가죽은 다른 가죽에 비해 비교적 눈에 잘 띄는 모공이 있는 것이 특징이다. 두껍게 가공한 돈피는 겉감용으로 사용하지만 주로 스프리트 (split)라 불리는 가죽의 겉면 부분의 가공을 통해 얇게 가공된 돈피 스웨이드 (suede)를 안감용으로 많이 사용한다. 표면이 거친 편이며 강도가 약하다는 단점이 있다 [27]. 말가죽은 비교적 뻣뻣하고 내구성이 좋다. 특히 말 엉덩이 부분을 코도반 (Cordovan)이라 불리며 남성용 지갑이나 구두 등에 많이 사용되고 있다 [28]. 사슴가죽은 강하지만 부드러우며 조직이 치밀한 것이 특징이며 유연성또한 좋아 장갑용 가죽으로 많이 사용되고 있다 [29]. 캥거루가죽은 얇고 가벼우며 마찰에 강한 특성을 갖고 있다. 스크래치에 약하며 표면에 주름이 많아 신축성이 좋은 것이 특징이다 [30].

파충류 중에서 악어가죽의 종류로는 크게 엘리게이터 (alligator), 크로커다일 (crocodile), 카이만 (caiman)이 있다. 엘리게이터는 야생에서 주로 포착된 것으로 표면이 거칠며 벨리 (belly)라 불리는 가죽 원피의 배쪽 부분의 무늬가 작고 둥글다 [31]. 이에 비해 크로커다일의 무늬는 네모진 편이며 카이만은 엘리게이터나 크로커다일에 비해 작고 통통한 것이 특징이다 [31-33]. 뱀가죽은 뱀 특유의 색상과 화려한 무늬 때문에 특수 피혁으로 여겨지고 있다 [34]. 조류 중에선 타조가 있는데 타조가죽은 얇고 가벼우며 부드럽고 유연한 것이 특징이다. 그리고 다른 가죽에 비해 월등히 질겨 강도가 좋다. [35] 드물게 어류를 이용한 가죽도 존재한다. 어류 중 틸라피아 가죽은 물고기 특유의 비늘 모양이 특징이다. 또한 장어가죽은 얇고 가벼우며 질긴 것이 특징이다 [36-37].

비동물성 가죽은 합성피혁과 인조가죽으로 분류가 되며 합성피혁은 면직물 위에 폴리우레탄 등의 수지를 도포하여 그 표면을 가죽과 비슷하게 만든 가죽이다 [38]. 반면 인조가죽의 경우 부직포에 수지를 침수시키거나 코팅하고 표면에 형압 작업을 통한 가공을 통해 외관이나 촉감을 천연가죽처럼 만든 가죽이다 [39]. 즉, 합성가죽은 바닥재가 면직물이고 인조가죽은 바닥재가 부직포인 가죽이다. 인조가죽의 경우 부직포에 폴리우레탄 수지 등을 침수시켜 그 내부 구조까지 가죽과 비슷하게 만들어 내어 최근에는 천연가죽과의 구분이 힘들 정도까지 발전하였다.

합성피혁의 경우 비닐 레더 (vinyl coated leather), 스펀지 레더 (sponge leather), 나일론수지 레더 (nylon leather), 폴리우레탄 레더 (polyurethane leather, PU), 아미노산계 레더 (amino acid based leather)로 나눠진다. 비닐 레더는 일반적인 질물을 바닥재로 사용하는 합성가죽이다. 폴리염화비닐수지를 스펀지 상태로 만들어 탄성을 부여하고 표면을 가압 및 가열하여 만든 가죽이며 깨끗하게 착색되고 내구성이 좋으며 값이 저렴한 것이 장점이다 [6,8]. 비닐 레더의 단점은 통기성과 투습성이 적고 내열성이 적어 열에 약하는 점이다. 스펀지 레더는 감촉과 온도에 의한 유연성 변화를 적게 하기위해 수지에 기공을 넣어 스펀지상으로 만든 가죽이다. 기공이 들어가 있어 가벼운 것이 특징이다. 나일론 가죽은 스펀지 레더보다 표면의 감촉과 강도가 좋아 스펀지 레더보다 고급품으로 사용되고 있다 [40]. 폴리아마이드계 가죽은 직포와 기공이 있는 수지막으로 되어 있어 강도는 직포의 강도와 수지막의 강도를 합한 정도이며 수지막은 강도가 거의 없어 주로 직포에 의해 강도가 결정된다 [41]. 우레탄계 합성피혁은 폴리아마이드계 피혁과 용도가 같으며 표면을 나일론으로 가공한 제품이 있다. 우레탄계 합성피혁은 가볍고 가소제를 사용하지 않아 한기에 의한 경화는 적고 표면의 내마찰성은 큰 것이 특징이다 [42]. 아미노산계 합성피혁은 폴리아마이드계 혹은 우레탄계 합성피혁 표면에 아미노산 수지를 함유한 도료로 도장하고 감촉, 외관, 내열성을 개량한 피혁이다 [12]. 최근 비동물성 가죽의 특성을 더욱 개선하게 위해 연구 중에 있으며 합성피혁의 경우 폴리우레탄과 폴리염화 비닐 가죽을 활용을 하고 있고 비건가죽의 경우는 식물성 재료와 배양 세포 재료의 사용을 연구하고 있다 (Fig. 3).


Fig. 3. 
Classification of non-animal leathers by raw materials used. Non-animal leather is mainly made of synthetic resin, and PU leather and PVC leather are typical. Recently, synthetic resin has been replaced with biomass considering environmental problems.


3. 비동물성 가죽
3.1. 합성수지 기반 가죽

현재 합성피혁 시장은 기존 인공피혁 및 합성피혁에 공정최적화 및 코팅을 적용하여 특성 강화와 제작 비용 및 폐기물 절감을 목표로 하고 있으며 기존 합성피혁 중 상용화가 많이 되어있는 폴리우레탄과 폴리염화비닐 가죽을 기반으로 연구가 진행되고 있다. 최근 인공피혁 및 합성피혁에 수인성 우레탄 (waterborne polyurethane, WPU)을 코팅을 하여 기계적 특성과 외관을 개선하고 있다. 수인성 우레탄은 친환경적이고 많은 응용 분야에서 접착제 및 코팅 재료로 널리 사용되고 있으며 기계적 및 열적 특성을 우수하게 향상시키는 것이 특징으로 많은 응용이 이루어지고 있다 [43]. 수인성 우레탄 필름은 표면에 구형 과립이 내포되어 있어 거치며 저광택의 효과가 있으며 필름 제작 과정에서 미립구 수와 유화 안정성을 개선할 수 있다. 저광택으로 인해 광투과율 또한 최소로 도달하면서 필름은 내수성의 특징이 있다 [54]. 수인성 우레탄의 특성을 이용하여 필름을 인조가죽 및 합성피혁에 적용하는 방법이 지속적으로 연구되고 있다. 최근 수인성 우레탄과 은 나노 입자를 합성하여 만든 필름을 코팅한 합성 피혁의 특성이 조사되었다. 그 결과 은 나노 입자가 첨가된 수인성 우레탄이 코팅된 합성 피혁은 대장균 99.99%, 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus) 87.5%의 세포 감소를 보일 정도의 항균 능력을 보였다 [44]. 또 다른 수인성 우레탄 합성 물질은 이황화물이 있다. 이황화물을 포함하고 있는 수인성 우레탄 필름은 이황화물 교환 반응으로 인한 자가치료 능력을 갖고 있어 높은 기계적 특성 회복이 가능하였다. 가죽 표면의 긁힘은 60°C에서 12시간동안 치유되었고 자가치료 능력의 효율은 80%에 도달하였다 [45]. 수인성 우레탄의 다양한 능력을 통해 응용 분야에서 요구되는 특성을 수인성 우레탄에 적용하여 가죽 코팅 및 가죽 마감에 폭넓은 적용을 보여주고 있다. 코팅 이외에 합성피혁을 제작 시 추가물질을 첨가해 일부 특성을 강화하는 연구도 진행되고 있다. 상변화 물질 (phase change materials, PCM)은 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열에너지를 축적 또는 방출하는 물질이며 높은 열적 특성이 특징이다. PCM을 폴리염화비닐 합성피혁에 첨가하여 기존 합성피혁보다 높은 열적 특성을 가진 합성피혁을 제작하였고 PCM이 첨가되지 않은 가죽보다 시원함을 느낄 수 있었다는 연구 결과가 나왔다 [8]. 수인성 폴리우레탄과 PCM 복합체는 완성된 인공피혁 및 합성피혁에 다양한 분야에서 요구하는 특성을 추가하는 방향으로 연구가 진행되고 있으며 특성 추가 후 폐기물 및 비용을 절감하기 위한 공정최적화가 필요할 것으로 보인다.

3.2. 식물 섬유 가죽

식물 섬유 가죽들은 비동물성 가죽 중 비건가죽에 포함되며 선인장, 파인애플, 포도 찌꺼기 등의 버려지는 자원을 통해 얻어진다. 천연 섬유는 리그닌 (lignin)과 헤미셀룰로오스 (hemicellulose)에 의해 형성된 매트릭스에 의해 유지되는 셀룰로오스 섬유로 구성되며, 미생물 분해에 대한 자연적인 장벽 역할을 하며 우수한 기계적 성질을 갖고 있다. 최근 천연섬유는 우수한 기계적 강도 특성으로 인해 우수한 보강재로 사용되고 있다 [46]. 비건가죽 중 파인애플 가죽은 파인애플 수확 후, 남겨진 식물 잎의 섬유를 이용한 것이다. 파인애플 섬유 (pineapple leaf fiber, PALF)는 다른 셀룰로오스계 천연 섬유 복합체에 비해 우수한 기계적 특성을 갖고 있어 건설재료, 자동차 부품 및 많은 가구를 생산하는데 좋은 섬유 중 하나이다 [50-52]. 폴리에스테르 (polyester)와의 복합체의 경우 PALF 최대 30 vol%를 포함하는 고분자 매트릭스 복합체의 인장특성은 섬유의 양에 따라 인장강도와 탄성계수가 크게 증가하였고 강도 변형은 PALF 10 vol% 이상에서 관찰되며 보강능력이 증명되었다 [53]. 현재 상용화 되어있는 파인애플 가죽은 옥수수 기반의 플라스틱인 polylactic acid (PLA)와 PALF와의 혼합을 통해 만들어지고 있으며 의류 시장에서 사용되고 있다. 다른 파인애플 가죽의 경우, 알칼리 처리된 코이어 섬유 (coir fiber)와 PALF의 비율을 다르게 하여 하이브리드 복합체인 가죽을 만들었으며 코이어 섬유를 이용한 PALF의 경우 다양한 야외 및 식품 포장 기반 응용을 위한 지속 가능하고 분해 가능한 소재로 응용 가능할 것으로 보인다 [50].

선인장 가죽은 Desserto (https://desserto.com.mx/)로 불리며 선인장의 잎을 이용한 가죽이다. 이 제품은 식물성 가죽으로 독성 화학 물질, 프탈레이트 및 폴리염화비닐 없이 지속 가능한 가죽을 제공하고 있다. 선인장 농장을 재배하기 위해 필요한 물은 소량이며 6~8개월마다 수확하고 있다. 수확한 잎을 분쇄를 한 뒤 3일간의 건조를 거친 후 비독성 화학물질과 혼합되어 가죽이 만들어지고 있다. 이 선인장 가죽과 유사하게 포도 가죽이 존재한다. 포도 가죽은 와인 산업에서 발생한 잔여물들을 재활용하여 만든 가죽이다. 와인 산업에서 얻어진 잔여물들을 건조하여 종자로부터 바이오 오일을 얻은 뒤 중합을 시킨 후 선인장 가죽과 동일하게 비독성 화학물질을 첨가해 가죽을 제작하며 생산에 있어 물을 거의 소비하지 않는 것이 특징이다. 이 이외에 사과, 고구마와 같은 과일 및 채소를 이용한 가죽들이 지속적으로 연구되고 있으며 기계적 강도와 열적 특성이 동물성 가죽의 수준까지 도달하고 있고 지속가능성이 좋아 동물성 가죽의 대체 가죽으로 유망하다.

3.3. 배양 세포 가죽

동물성 가죽과 유사한 물리적 특성을 갖고 있으며 생분해성 특징을 갖고 있는 천연자원으로 균사체가 주목 받고 있다. 균사체는 곰팡이의 구조를 이루고 있는 바이오매스이며 저밀도, 생분해성, 무독성, 높은 생장율의 특성을 갖고 있다. 버섯 균사체에는 단백질과 키틴이 존재하며 균사 섬유는 기계적으로 견고한 매크로구조를 갖고 있다. 버섯의 종류에 따라 균사 섬유의 특성이 달라 섬유 제작 기법이 다르다. 최근 진행되었던 영지버섯 균사 섬유 연구에서는 균사 섬유에 추가적인 바이오매스를 첨가에 키틴과의 가교결합을 형성하여 균사 섬유의 특성을 높이는 것을 목표로 하였으며 개선된 특성을 유지 및 강화하기 위해 섬유에 추가적인 코팅을 하여 수분 장벽을 만들어 내습성을 높였다 [51]. 영지버섯 균사 섬유와는 다르게 상황버섯 균사 섬유 연구에서는 추가적인 바이오매스 첨가 없이 균사매트를 제작하였으며 균사 섬유의 지속가능성과 환경친화적임을 확인하였다. 상황버섯 균사 섬유는 250°C의 온도까지 열적 안정성을 보였고 pH 4,5의 산성 혹은 pH 8, 9의 염기성 매체에 노출시켜 단백질 혹은 키틴의 함량을 선택적으로 조절할 수 있었으며 단백질 함량이 감소하면 강성과 강도가 증가하였고 키틴 함량이 감소하면 가변 연성을 보임으로써 기계적 특성 조절 가능함을 보였다 [52]. 이러한 성질은 일반 합성수지 기반 가죽에 추가적인 화학물질을 첨가해 상업 분야에 맞는 특성을 부여하는 방식이 아닌 키틴과 단백질의 함량 조절을 통한 특성 조절이므로 환경적이고 경제적이다. 또한 버섯 가죽의 천연 성분은 항균 특성을 갖고 있어 버섯 균사 가죽은 곰팡이 및 세균의 침입과 박테리아 성장 저항하는 특성을 갖고 있다. 이러한 성질은 균사체에서 발견되는 고유 특성이며 단순 구조적으로 인한 특성뿐만 아니라 추가적인 고유 특성을 보유하고 있어 일반 동물가죽보다 더욱 다양한 활용을 할 수 있을 것으로 예상된다. 생분해성 버섯 균사 가죽은 분해 기간이 오래 걸리는 동물성 가죽을 대체할 친환경적인 대안으로 가능성을 입증하였으며 추가 물질 및 공정을 통해 가죽의 특성이 향상되고 있다.


4. CONCLUSION

전 세계 가죽산업의 규모는 약 1천억 달러에 달할 정도로 큰 산업이다. 국제동물보호단체 PETA는 매년 10억 마리 이상의 동물들이 가죽을 얻기 위해 도살당하고 있으며 뿐만 아니라 동물학대의 윤리적 문제 이외에 가죽 제작 공정에서 발생하는 폐기물과 유해화학물질이 환경에 악영향을 준다고 발표하였다. 이를 해결하기 위해 동물성 가죽을 대체할 가죽에 대한 연구가 진행되고 있으며 비동물성 가죽이 주목받고 있다. 현재 비동물성 가죽 중 폴리염화비닐, 폴리우레탄과 같이 합성수지를 이용한 가죽이 색감, 질감이 동물성 가죽과 유사하며 가격이 저렴하여 상용화가 많이 이루어 지고 있으나 합성섬유의 난분해성과 마이크로플라스틱 배출 등의 문제로 식물성 바이오매스를 활용한 새로운 시도가 계속되고 있다. 식물 기반 가죽 원료로써 파인애플, 선인장, 포도 등이 이용되고 있으며, 배양 세포 가죽으로는 버섯 균사체가 이용되고 있다. 바이오매스를 활용한 비동물성 가죽은 동물성 가죽에 비해 낮은 품질특성을 보여주고 있으나 다양한 전후처리 기법을 이용하여 그 품질이 기존 가죽에 근접하고 있다. 앞으로 지속가능성과 생분해성이 우수한 비동물성 가죽의 실용화 가능성은 더욱 높아질 것이다.


Acknowledgments

본 연구는 산림청 (한국임업진흥원) 산림과학기술 연구개발사업 ‘(2020191B10-2022-BA01)’의 지원에 의하여 이루어진 것입니다.


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