Water scarcity caused by climate change has heightened interest in biodegradable superabsorbent polymers (SAPs) to improve water retention efficiency in agriculture. This study developed bilayer hydrogel films with asymmetric swelling properties using carboxymethyl cellulose sodium (CMCNa) and citric acid and evaluated their effectiveness as seed-encapsulating materials. The hydrogel films exhibited excellent water retention and enhanced seed germination, even under minimal water conditions. Furthermore, biodegradability tests confirmed that the hydrogel films completely degraded in soil. These findings demonstrate the potential of CMCNa/citric acid-based self-actuating hydrogel films as sustainable seed-encapsulating technology, effectively supporting crop germination and growth in arid environments.

기후 변화로 인한 물 부족 문제는 농업에서 작물의 수분 공급 효율을 높이는 생분해성 고흡수성 수지(SAP)에 대한 관심을 증가시키고 있다. 본 연구는 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa)과 구연산을 사용하여 양면의 팽윤도가 다른 Bilayer 하이드로젤 필름을 개발하고, 씨앗 캡슐화 기술로서의 효과를 평가하였다. 하이드로젤 필름은 뛰어난 수분 보유력과 씨앗 발아 촉진 효과를 보여주었으며, 극소량의 물 환경에서도 씨앗 발아율을 높였다. 또한, 생분해성 실험을 통해 하이드로젤 필름이 토양 내에서 완전히 분해되는 특성을 확인하였다. 이러한 결과는 본 연구의 CMCNa/구연산 기반 자가 구동 하이드로젤 필름이 건조한 환경에서도 보습력을 유지시켜 작물 발아를 효과적으로 지원하고, 지속 가능한 씨앗 캡슐화 기술로 농업적 활용 가능성을 제시함을 보여준다.

Keywords: carboxymethylcellulose sodium, citric acid, bilayer hydrogel films, seed germination enhancement, biodegradable superabsorbent polymers.