Transcript 염정현-복령소재를 이용한 고부가가치산업 제품군 개발

경북대학교 바이오섬유소재학과
염정현
2014. 5. 15
목차
1. 복령 연구의 필요성
2. 복령 기술 분석
3. 복령 응용 제품
4. 복령을 이용한 나노섬유 마스크 팩 제조
복령(茯笭)
: Poria cocos 균이 형성하는 소나무 뿌리에서 자라는 균핵
- 산속에 자생하는 것을 채취하여 한약재로 이용하여 왔으나,
최근 자연산 채취가 자연 환경보존, 벌채, 입산 등이 자유롭지 못해 채취량이 감소하고 있는 실정임.
- 껍질은 복령피라 하고, 균체가 소나무 뿌리를 내부에 싸고
자란 것은 복신(茯神), 내부의 색이 흰 것은 백복령,
붉은 것은 적복령이라 하여 모두 약으로 쓰임.
- 완만한 이뇨작용이 있어 소화기가 약하면서 전신에 부종이 있을 때에 효과가 뛰어나며, 신장염·방광염·
요도염에도 효과가 있다. 또한 거담작용이 있어서 가래가 많이 분비되고 호흡이 곤란한 증상인 만성기관
지염과 기관지확장증에도 거담, 진해하는 약물과 배합하여 치료하고 있다.
-이 밖에 건위작용이 있어서 위장 내에 수분이 과다하게 정체되어 복부가 팽만되고 구토를 일으키는
만성위장염에 쓰이며, 진정효과가 뛰어나서 신경의 흥분으로 인한 초조와 불안, 자주 놀라고 입이 마르며
식은 땀을 흘리는 증상에 안정제로 쓰인다.
- 복령의 연간 생산량: 약 200톤 (한국제약협회 한약재 생산현황, 2003),
(자연산의 경우 매년 생산량 예측불가)
- 복령의 생산 금액: 5위 (녹용, 감초, 반하, 숙지황에 이어 5위)
- 수입 물량: 2위
- 국내에 소비되는 복령은 한약재와 이유식, 음료 등 각종 가공품으로 다양하게 이용되며,
소비량(100억 이상 추정)의 95% 정도가 중국에서 수입되며 자연산 채취 복령에 비하여 품
질이 낮은 실정이다.
- 농가 현장 실용화 연구가 반드시 필요.
- 비닐봉지 재배법을 농가에 보급 확대 (농가 소득 향상).
- 대량생산 시스템을 확보하여 복령 가격을 낮추고 상품화 추진.
- 국민소득 수준 향상 및 건강에 대한 관심이 높아지면서 한약재인 복령의 수요가 급증하였고, 자연산
을 채취하여 사용함에 따라 고가로 거래되어, 이에 대한 대책으로 원목을 땅에 매몰하고 복령 톱밥종균
을 접착하는 인공재배법이 개발.
- 국내에서는 복령에 대한 인공재배는 1990년대 중반에 원목을 매몰하는 방법으로 농가에 기술이 보급
되었으나 현재 이 방법으로는 복령을 생산하는 곳은 없음. 이 방법의 문제점은 복령이 결령되는 동안에
모래 등 이물질이 들어가 약재로 사용할 수 없을 정도로 품질이 나쁘다는 점임.
원목 매몰법에 의한 복령 재배
-원목 매몰재배법으로 생산된 복령은 약재상에서는 취급이 불가능할 정도로 흙과 모래 등 이물질이 많
이 혼입되고, 경도가 낮아서 약재로 가공하기 위해 박피와 절편 과정에서 부스러지기 때문에 한약재로
사용하는데 한계가 있으며, 또한 매몰, 굴취과정을 거치므로 비용이 상승하게 되는 문제가 있음.
- 매몰재배 방법은 어떤 과정과 처리를 통해 재배를 하여도 이물질이 혼입되는 문제를 해결할 수 없었으
며, 원목을 땅에 묻고 복령균을 접종하여 흙을 복토한 뒤 수확을 위해 굴취까지 최소 16개월이 소요되며,
자연산과 확연히 구별되는 저급품으로 약재 수집상이나 한약방에서는 취급하지 않는 것으로 알려짐.
- 이물질 혼입문제를 해결 하기 위한 연구로 2000년에 한국약용작물학회에 보고된 방법은 원목 주변에
왕겨 등을 피복하는 방법으로 시도하였으나 어느 정도의 품질향상은 보였으나 농가에 실용화되지 못하
고 있다.
 국내 연구 현황
- 국내에 개발 보급된 복령 품종은 복령1호(ASI 13007)가 있으며, 높은 경도의 복령을 생산할 수 있는
새로운 균주 개발이 필요하다. 국내의 우수한 균주를 활용한 고품질 복령은 곧 농가의 소득으로 직결될
것으로 판단된다 (농진청 버섯균주등록현황).
-기내에서 생산한 복령의 품질을 자연산과 성분함량을
비교한 결과 지표물질 3가지 (파시만, 파시마란, 파시믹
에시드)에서 2~3배 정도 봉지재배로 재배한 복령에서
많이 검출되었다고 보고된 바 있다
(경북농업기술원 시험연구보고서).
자연산 복령
매몰재배 및 봉지재배의 장단점
재배방법
매몰재배
•접종(매몰)시기 •3∼4월에 한정
봉지재배
•년중 가능
•활착율
•원목, 종균에 따라 40∼50%
•무균조작 효율로 90% 이상
•재배면적
•매몰 바닥 면적으로 제한
•적층 가능하며 무한
(원목을 뉘여서 대면적 소요)
(원목 절단면으로 세워)
•복령품질
•이물질 혼입
•순수 복령 생산
•육안 판별성
•결령 여부 확인 불가
•육안 확인 가능
•작업 편의성
•장목(90cm)이라 불편
•단목(20cm)이라 용이
•매몰 굴취여부
•반드시 필요
•불필요
봉지재배: 용도에 따라 차이는 있을 수 있으나, 거피작업 공정 생략
(주요 지표성분이 껍질 부분에 많으므로 일거양득!)
기술보유 – 경북농업기술원 봉화약초시험장
- 비매립 비닐봉지 재배에 의한 복령 대량재배의 단계별 메커니즘
비매립 봉지재배에 의한 메커니즘은 원목절편, 종균접종, 무균조작, 봉지제조, 생육보존,
복령생성 및 수확가공의 순으로 전개된다.
1. 적송 절편 및 종균 샘플
4. 재배 결실과 수확 복령
2. 비닐봉지 제조와 무균 조작
3. 생육 하우스와 복령 생성
 국외 연구 현황
- 중국에서 복령의 인공재배에 관한 연구로는 수십 년 전부터 시작되었는데 호천방(1957)의 “안휘복령
의 재배법”에서는 나무 원목을 유인하여 인공재배에 의한 재배를 시도하였고, 애항순 (1957)의 “운복령
의 접종 재배경험”에서는 나무토막을 말굽과 같이 조제하여 중심부에 종균을 접종하는 방법, 조양부 등
(1959)의 “복령접종 및 채수경험소개“에서는 기주목 및 우량 종균의 선발, 접종 및 증식방법, 장운용
(1957)의 “운남복령의 가공방법”에서는 야생복령의 채집시기, 채집지, 가공방법 등, 재방란 (1934)의 “중
국식물학잡지”와 광서장족자치구의약연구소(1978)의 “복령”에 관한 책에는 복령의 접종장소, 벌채시기,
원목 조제방법, 접종방법(골목접종, 죽은 나무 접종법, 살아 있는 나무 접종법), 태경 등 (1988)의 “식용균
재배기술”, 이건 (1992)의 “약용균재배 및 가공“, 양신미 (1989)의 ”중국식용균재배학“등에서는 나무를
단으로 만들어 재배하는 방법과 채집 및 가공방법 등이 소개되어 있다.
- 일본에서는 실험실 수준에서 기내형성 복령의 성분분석과 그 특징에 대해 연구한 바가 있는데, 소형
플라스틱 용기에 소나무 원목을 넣고 고압살균한 후, 복령균을 접종 배양하여 자연산과 동일한 복령을
생산하였다고 보고하였다(Toshiyaki 등; 2006).
 국외 연구 현황
- 최근에는 복령의 항암효과 (Chihara 등; 1970, Kanayama 등; 1983, Nauri 등; 1980, Saito 등; 1968, 진;
1982, 태 등; 1988, 유; 1989)와 복령의 약효가 밝혀짐에 따라 그 수요도 계속 증가되고 있다. 이 같은 결
과에 영향을 받게 되어 중국에서는 오래전부터 복령에 관한 연구가 활발하게 진행되어 복령의 형태학적
관찰 및 특징, 채집시기, 재배의 가능성 등에 관하여 보고된 바 있지만, 우리나라에서는 이에 대한 연구
가 미약한 실정이다.
- 이와 같이 인공재배 방법이 개발되지 못하여 그 수요를 외국에서 수입하거나 한정된 국내의 야생 자연
산을 이용하는 실정이어서 1992년도 국내 야생복령 채취량은 69.8톤에 불과하나 수입량은 2,147톤에
달하며 구입가격도 고가이며 대량구득이 곤란한 형편에 있다 (한국생약협회).
복령(茯笭) 대표 제품
광동 경옥고에 다량 사용됨.
경옥고 제조 처방:
생지황 9,600g, 인삼 900g, 백복령 1,800g, 백밀(白蜜) 6,000g
한국인삼공사 정관장 아이패스 H에 다량 사용됨.
건강식품 전문제조기업 다누림 (강원도 특산품)
경방환 및 경방고 제품에 국내산 백봉령 사용
복령(茯笭) 대표 제품
하늘호수의 모든 한방화장품에 복령 사용.
<스킨케어, 비비크림, 한방비누, 두피케어 제품 등>
하늘호수 마사지 파우더:
- 복령 분말과 100%천연 곡물 및 한약재 분말
<보습, 탄력, 미백 및 트러블용>
대구약령시 대표 브랜드 ㈜약령시 명가 담우리
생력환 제조 성분:
백복령 20%(국산), 인삼 10%(국산), 생건지황 30%(국산),
봉밀 25%(국산), 구기자 5%(국산) 등
복령(茯笭) 대표 제품
복령주 : 복령으로 담근 약용곡주
<강장, 진정, 이뇨작용 및 혈액순환 개선>
복령주 성분: 복령 250g, 소주 1L, 설탕(또는 꿀) 10g
차 재료 전문기업 자연초 등 다수의 업체에서 판매중.
(복령 분말 뿐만 아니라 얇은 형태의 1차 가공품)
- 복령차 및 목욕제품 (입욕제) 등
소비자 가격: 20,000원/300g (인터넷 가격)
옥션을 포함한 다수의 인터넷 사이트에서 복령 분말 판매중!
복령 1차 가공품 유통형태
<좌-설복, 중-각복, 우-말복>
Applications
초고비표면적 효과
섬유경의 감소, 비표면적의 확대, 체적감소에 의한 선택성,
반응성의 현저한 향상 등에 의해 발현하는 특징
사이즈 특성
Super filter, Nanocomposite sheet, LIB etc.
광학 특성
광파장 레벨의 주기구조에 의해 발현하는 특징
광섬유 센서, 광섬유 레이저, 광간섭발색 섬유, 전자종이 등.
나노 사이즈 효과
나노파이버 표면과 결합하는 분자의 비율이 증가하는
것에 의해 발현하는 특징
분자결합 특성
분자 필터, 전자종이, Nanocomposite, 초분자 결화제,
고활성 촉매담채 등.
분자가 규칙바르게 배열해서 자가조직화 기능을
발현하는 특징.
초분자배열 특성
인공근육, 초분자 결화제, 초분자 염색, 액정방사섬유, 등.
초분자배열 효과
세포가 특이구조를 인식해서 결합하는 특징.
세포인식 특성
재생의료용 배지, Super 인공장기, 바이오필터,
슈퍼바이오반응기, DNA chip 등.
분자쇄 레벨에서부터 계층구조에 의해 발현하는 특징.
계층구조 특성
광간섭 발색성 적층재, 초고강도 섬유, 초분자 나노섬유
집합체(전자종이), 등.
17
전기방사(Electrospinning)
정의: 고분자 용액(또는 용융물)에 고전압을 가해
마이크론 크기 이하의 미세 나노섬유를 제조.
<전기방사 장치의 주요부>
- 고전압 발생장치
- 방사용 노즐
- 컬렉터
- Polymer Concentration
- Applied Voltage
- Distance Between Tip
일반적인 전기방사 장치의 모식도
and Collector
공통점: 액체 젯의 형성을 유도하기 위해 높은 전압을 사용!
<전기방사와 전기스프레이>
- 전기방사: 표면전하와 용매의 휘발중에 전기적인 반발에 의한 연속적인
잡아늘림(stretching)에 의해 고상의 섬유를 제조.
- 전기스프레이: 저점도 용액을 사용하여 미세 방울이나 입자를 제조.
Multi-nozzle electrospray 분사장면
전기방사과정을 고속카메라로 촬영한 사진
(a: Taylor corn, b: 제트의 개시, c: 굽힘 불안정)
Electrospinning
Electrospraying
SEM images of polymer nanofibers and nanoparticles
“하유미 팩”의 ㈜제닉의 경우 전문 마스크 팩 제조업체로서 2000년에 창업하여
2003년 매출 20억, 2012년 매출 1,000억의 규모로 성장하였음.
㈜제닉은 현재 전세계 마스크 팩 시장을 선도하고 있는 화장품 기업으로 성장함.
국내 최초로 천연고분자를 이용한 경피투여형 수용성 하이드로겔 기술 개발에 성공함.
아모레퍼시픽 - 라이브 화이트 멜라트리트먼트 마스크팩 (출시: 2013년)
에센스 한 병 분량의 멜라트리트먼트 콤플렉스가 함유되어 중요 5단계에 있어서 멜라닌
을 차단하여 멜라닌 생성에 근본적으로 대응하는 화이트닝 케어 마스크팩으로 아모레퍼
시픽만의 나노 섬유기술로 만들어진 고밀착 나노 직조 소재를 사용하여 답답하지 않은
나노 스킨 마스크가 피부에 깊이 부착되어 유효성분의 흡수를 촉진시켜 줌.
최근 국내외 마스크 시트 제조업체의 경우 나노섬유를 이용한
기능성 마스크팩을 개발하고자 하는 움직임이 뚜렷함.
에프티이앤이, 한국3M과 나노부직포 공급계약 체결
에프티이앤이는 최근 한국3M과 마스크팩용 나노부직포 일반
공급계약을 체결함.(2012년 가을)
에프티이앤이 관계자는 "한국3M과 2년 전부터 제품개발을 진
행해왔으며 미국 3M 본사에 샘플을 보내 피부유해성을 비롯한
다양한 검사를 통과함으로써 향후 3M을 통해 글로벌 시장 진출
을 모색하고 있다"고 말했다.
나노소재를 활용한 마스크팩은 피부에 접촉하는 표면적이 넓어
기존 제품보다 우수한 미용효과를 기대할 수 있는 것으로 알려
져 있다.
한국 3M의 마스크 팩 – 일반 직물
에프티이앤이는 향후 적극적인 마케팅을 통해 국내외 시장을
넓혀갈 계획이다.
나노부직포를 이용한 고흡습성 패치용 미용소재
벨벳 이란
콜라겐 벨벳은 피부에 영양 및 수분을 공급하여 피부의
탄력을 지속적으로 유지함과 동시에 수분도 지속적으로
공급하는 제품이다.
피부 관리샵에서 얼굴을 관리하는 사진