셀룰로스
셀룰로스 (cellulose)는 지구상에서 가장 풍부한 유기 고분자 중 하나로, 식물의 세포벽의 주성분이다. 화학식은 (C6H10O5)n이며, 포도당 단위체가 β(1→4) 글리코시드 결합으로 길게 연결된 선형 다당류이다.
특징
- 구조적 역할: 식물의 세포벽에 존재하며 세포에 강도와 지지력을 제공한다. 셀룰로스 분자들은 수소 결합을 통해 섬유 형태로 배열되어 미세섬유를 형성하고, 이것들이 모여 다발을 이루어 세포벽의 기본 구조를 이룬다.
- 불용성: 물을 포함한 대부분의 용매에 녹지 않는다. 이는 셀룰로스 분자 간의 강력한 수소 결합 때문이다.
- 소화 불가능: 인간을 포함한 대부분의 동물은 셀룰로스를 분해하는 효소가 없어 소화시키지 못한다. 하지만 초식동물은 장내 미생물을 통해 셀룰로스를 분해하여 영양분으로 활용한다.
- 다양한 용도: 목재, 종이, 섬유 (면, 아마 등)의 주요 성분으로 사용될 뿐만 아니라, 셀룰로스 유도체는 의약품, 식품, 플라스틱 등 다양한 산업 분야에서 활용된다.
셀룰로스 유도체
셀룰로스는 화학적 변형을 통해 다양한 유도체를 만들 수 있으며, 이들은 셀룰로스 자체와는 다른 특성을 갖는다. 대표적인 셀룰로스 유도체는 다음과 같다.
- 니트로셀룰로스 (Nitrocellulose): 셀룰로스를 질산과 반응시켜 얻으며, 폭발물, 래커, 영화 필름 등에 사용된다.
- 셀룰로스 아세테이트 (Cellulose Acetate): 셀룰로스를 아세트산과 반응시켜 얻으며, 섬유, 플라스틱, 필름 등에 사용된다.
- 카르복시메틸 셀룰로스 (Carboxymethyl Cellulose, CMC): 셀룰로스를 클로로아세트산과 반응시켜 얻으며, 증점제, 안정제, 접착제 등 식품, 화장품, 제약 산업에서 널리 사용된다.
기타 정보
- 셀룰로스는 지구상에서 가장 풍부한 재생 가능한 자원 중 하나이다.
- 지속 가능한 소재로서 셀룰로스 기반 제품의 개발이 활발히 진행되고 있다.
- 최근에는 셀룰로스 나노결정 (Cellulose Nanocrystals, CNC)과 같은 나노 셀룰로스 물질이 주목받고 있으며, 고강도 복합재료, 생체 의료, 전자 재료 등 다양한 분야에 응용될 가능성을 보여주고 있다.