본 연구에서는 커피 찌꺼기 강화 전분 기반 복합재료를 제작하고, 동일 복합재료 시스템 내에서 직접 사용(B3)과 탄화 처리(C2)를 체계적으로 비교하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 밀도 측정 결과 B3 그룹이 평균 0.80 g/cm3로 가장 높은 충진 효과를 나타냈으며, C2 그룹은 평균 0.68 g/cm3로 바이오차의 다공성 구조를 반영하였다. 둘째, 흡수율 측면에서 C2(45.0%)가 B3(64.3%) 대비 현저히 낮았으며, B4(42.5%)가 전체 시료 중 최저를 기록하였다. 바이오차의 소수성 탄화 구조가 C2의 낮은 흡수율의 주요 원인이며, FE-SEM에서 미시적으로 확인되었다. 셋째, 복합재료 성형 공정에 한해 가정용 전기밥솥과 오븐만으로 저기술 환경에서 재현 가능함을 확인하였다(단, 바이오차는 별도의 고온 탄화 전처리를 거쳐 사용). B3와 C2 그룹을 각각 2개씩 제작하여 제조 공정의 재현성을 직접 검증하였다. 넷째, 개발된 재료의 특성에 기반하여 포장 박스(C2), 컵 슬리브·받침 세트(B3), 수납 박스(B4)의 세 가지 제품 응용 방안을 제시하였다. 특히 커피 찌꺼기로 커피 제품을 포장하는 완전한 순환 경제 모델은 환경적·상업적 가치를 동시에 실현한다. 다섯째, C2는 굽힘강도(2.21 vs 1.24 MPa, n = 3), 인장 강도(1.20 vs 0.40 MPa), 표면 경도(Shore A 84.0 vs 55.0) 모든 지표에서 B3를 상회하였다. 특히 B3의 인장강도(0.40 MPa)가 무첨가 기준군 A2(0.57 MPa)에도 미치지 못한 것은 계면 접착력 부족의 직접적 결과로, 커피 찌꺼기 직접 첨가 방식의 보강 한계를 실증한다. 탄화 처리(C2)는 다공성 방향족 탄소 구조의 기계적 잠금 효과로 강도와 경도를 동시에 향상시켜, 동일 유기성 폐기물이라도 처리 방식에 따라 기계적 성능이 크게 달라짐을 보여주었다. 여섯째, TGA/DTG 분석 결과 C2-2의 409℃ 잔류량(23.12%)이 B3-2(18.29%) 및 A2(16.81%)를 상회하여, 바이오차의 탄화 구조 및 무기 회분에 의한 우수한 내열성이 확인되었다. 세 시료 모두 100℃에서 96% 이상의 중량을 유지하여 컵 슬리브 적용 온도 범위(70-80℃)에서의 열안정성도 검증되었다. 일곱째, 접촉각 분석 결과 세 시료의 WCA는 B3-2 (91.2± 11.2°)> C2-2(76.7 ± 14.4°)> A2(66.8 ± 14.4°) 순으로 나타났다. B3-2의 높은 WCA는 커피 찌꺼기 지질 성분의 표면 집적에 기인하며, C2-2의 중간 WCA는 바이오차의 방향족 탄소(소수성)와 무기 회분(친수성)의 혼재를 반영한다. WCA 순서(A2 < C2 < B3)가 흡수율 순서(C2 < A2 < B3)와 일치하지 않음은, 표면 소수성과 벌크 흡수율이 각각 표면 에너지와 다공성·모세관 흡수 구조를 반영하는 서로 다른 물성임을 보여준다. 향후 연구 과제: (1) 장기 내구성 및 생분해 속도 정량 평가, (2) 대규모 생산 공정 최적화, (3) 다양한 형상의 제품 개발 및 실제 사용 환경 검증, (4) 전과정 평가(LCA)를 통한 환경 영향 정량화, (5) 커피 찌꺼기 공급원 및 탄화 조건이 바이오차 특성에 미치는 영향 연구, (6) ASTMD790이 권고하는 반복 시편(n ≥ 5) 확보를 통한 굽힘 특성의 통계적 검증 및 A2 굽힘 데이터 보완, (7) 커플링 에이전트 처리를 통한 B3의 계면 접착력 개선 및 표면 소수성·기계적 특성 동시 향상 연구. 또한 본 연구의 B3/C2 비교는 단일 변수 대조가 아니라 실제 적용 가능한 배합 체계 수준의 비교이며, 탄화에 의한 화학 구조 변화는 FT-IR 분석으로 독립적으로 뒷받침된다. (Amide II 소실 + 방향족 탄소 피크 발생) 본 연구는 커피 찌꺼기의 동일한 복합재료 시스템 내에서 직접 사용과 탄화 처리를 체계적으로 비교하고, 다중 스케일 섬유의 복합 적용 효과를 검토하였다. 제시된 저기술 제조 방법과 제품 응용 방안은 순환 경제 실현과 지속가능한 소재 개발에 실질적으로 기여할 것으로 기대된다.