커피 찌꺼기로 만든 메이저 놀이터… 경희대 진성훈 교수팀, 세계 최초 '생분해 일회용 메이저 놀이터' 개발

경희대학교 정보디스플레이학과 진성훈 교수 연구팀이 커피 찌꺼기를 활용한 ‘생분해 일회용 메이저 놀이터’를 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 전자 폐기물 감축이라는 세계적 과제에 자원 순환형 해법을 제시하며, 국제 학술지 『Advanced Materials Technologies』(임팩트 팩터 6.4) 7월호 표지 논문으로 채택됐다.

이번 연구의 핵심은 ‘버려지는 커피 찌꺼기’를 전자기기의 물리적 프레임이자 기능성 소재로 활용한 점이다. 이 메이저 놀이터는 약 60일 이내 자연에서 분해된다. 단순한 폐자원 재활용을 넘어, 지속가능한 전자소자 설계 방식의 새로운 흐름으로 평가받고 있다.

세계적으로 하루 2백만 톤 이상이 버려지는 커피 찌꺼기. 대부분은 일반 쓰레기로 처리돼 탄소 배출의 원인으로 작용해 왔다. 연구팀은 이 커피 찌꺼기를 미세 다공성 구조로 가공해 생분해 메이저 놀이터의 프레임으로 활용하는 데 성공했다.

사용된 전극은 마그네슘 합금(AZ31)과 삼산화몰리브덴(MoO₃)이다. 해당 조합은 안정적인 전압 출력과 높은 에너지 밀도를 확보하면서도, 일정 기간이 지나면 자연 메이저 놀이터되는 구조를 갖추고 있다.

연구팀은 커피 찌꺼기를 단순 지지체가 아닌 전자기기의 기능적 구성 요소로 통합한 점에서 기술적 진보를 강조했다. 그간 생메이저 놀이터 전자기기는 주로 PLA나 셀룰로오스 등 바이오폴리머에 의존해 왔다. 하지만 커피 찌꺼기를 다공성 구조체로 가공해 기능성까지 확보한 사례는 이번이 처음이다.

진 메이저 놀이터 연구팀은 해당 기술이 단순히 실험실에 머무르지 않는다는 점도 밝혔다. 센서, 임플란트, 보안용 일회성 기기 등 다양한 분야에 즉시 적용할 수 있는 구조 설계를 기반으로 한다.

특히 해당 메이저 놀이터는 ‘시스템 사용 주기’에 맞춰 수명이 자동 종료되며, 이후 자연 분해가 이뤄진다. 이는 의료용 임플란트나 환경 감지기기처럼 일시적 사용이 전제된 장비에 매우 적합하다.

메이저 놀이터 프레임은 전극 통합뿐 아니라 다른 전자소자 예컨대 회로나 센서와도 쉽게 결합 가능하도록 설계됐다. 향후 웨어러블 기기나 단기 보안 태그 등에도 접목이 가능하다는 설명이다.

연구가 가지는 파급력은 기술적 완성도에만 있지 않다. 진성훈 메이저 놀이터는 “일상에서 쉽게 버려지는 유기 폐기물을 고기능성 전자소재로 바꿨다는 점에서 자원순환형 전자기기 개발 가능성을 실질적으로 입증했다”고 말했다.

현재 전 세계 전자폐기물은 연간 5천만 톤을 넘어서며, 그 중 20%도 재활용되지 않는다. 사용 후 즉시 폐기되거나 회수가 어려운 센서, 군사용 디바이스, 의료기기 등에서 해당 기술은 매우 실용적 대안으로 제시될 수 있다.

특히 ESG(환경·사회·지배구조) 경영이 강조되는 산업계에서는, 이런 기술이 기업의 ‘친환경 포트폴리오’로 채택될 가능성도 높다는 평가다.

다만 연구 성과의 상용화 여부와 속도는 여전히 남은 과제다. 실제 제품화와 대량 생산에 필요한 공정 단가와 효율성 문제, 기존 메이저 놀이터 시장과의 경쟁력 확보는 향후 산업계와의 협업이 필요한 부분으로 보인다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 과제의 지원을 받아 이뤄졌으며, 박사과정 조현빈 연구원과 무쿠랄라 나가라주(Nagaraju Mukurala) 박사가 공동 제1저자로 이름을 올렸다. 진성훈 메이저 놀이터가 교신저자로 연구를 총괄했다. 연구팀은 해당 기술에 대한 국내 특허 등록도 완료한 상태다.

현재 기술 이전, 시제품 제작, 기업 협력 등 후속 조치 논의도 일부 진행 중이다. 연구팀은 “기술은 준비돼 있으며, 이제 산업계의 실행력과 정책적 뒷받침이 필요한 시점”이라고 밝혔다.

전자제품이 ‘사용 후 사라진다’는 개념은 기존 산업의 지속가능성 관점에서 낯설지 않지만, 아직은 낯선 현실이다. 진성훈 메이저 놀이터 연구팀의 이번 연구는 소재, 전자, 환경 기술이 융합된 형태로, 폐자원의 고부가가치화라는 사회적 요구에 기술이 어떻게 응답할 수 있는지를 보여준 사례다.

기술 자체의 완성도와 더불어, 현실적인 적용 가능성, 환경적 효용, 정책 연계 필요성까지 함께 고려될 때 이번 연구 성과는 단지 ‘세계 최초’라는 타이틀을 넘어서, 전자 산업의 구조를 근본적으로 재정의하는 계기로 작용할 수 있다.