대구경북과학기술원, 10초만에 미세플라스틱 99.9% 제거 고효율 정수 기술

[디지털비즈온 이호선 기자] 2022년 국제 소재 분야 최고 권위 학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 저널에, 대구경북과학기술원(DGIST) 박치영 교수팀의 연구 논문인 “물 속 미세플라스틱 제거 기술”이 2022년 12월 15일자 표지 논문으로 실렸다.

2019년 호주 뉴캐슬 대학 연구분석에 따르면 평균적으로 청정국가인 호주국민은 일주일에 ‘신용카드 1장’(약 5g) 에 해당하는 플라스틱을 섭취한다고 가디언이 2022년 2월에 발표한적이 있다.

우리식탁에 꼭 필요한 쇠고기와 돼지고기, 암소·돼지의 혈액, 우유에서 마이크로 플라스틱도 검출됐다. 쇠고기의 약 90%에서 마이크로프라스틱 검출, 혈액으로부터는 100% 검출된다는 내용이다.

이렇게 흡수된 플라스틱은 인간 세포의 모양을 바꾸거나 그 기능을 방해할 우려가 있는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 플라스틱 입자의 흡수에 의한 위험성에 대해서는 여전히 연구의 여지가 크다.

미세플라스틱은 아주 작은 크기(통상적으로 5mm 미만)의 플라스틱으로, 체내에 축적돼 생체 기능을 교란하는 등 인체에 위협 요인으로 작용한다.

이같은 미세플라스틱은 주로 해양으로 유입되어 해양생물계의 내분비계 교란을 통해 최상위 포식자인 인류에게까지 영향을 미치는데, 이를 최소화하기 위해 미세플라스틱을 걸러내는 기술이 요구된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 자성 나노기둥, 나노 셀룰로오스, 반도체 와이어, 모래, 자갈 및 생물막을 포함하는 여과를 거쳐 미세플라스틱을 걸러내는 데 기술이 개발되었다.

핵심은 공유 결합 트리아젠 프레임워크(CTF)로 알려진 물질이다. 이것은 넓은 표면적을 가진 매우 다공성인 물질로, 내부에 포획한 분자를 저장할 충분한 공간이 있음을 의미한다. 유사한 물질 이 최근 산업 폐수에서 유기 염료를 제거하는 데 효과적인 것으로 입증되었다.

연구팀은 CTF의 분자가 물을 더 많이 끌어당기도록 신중하게 설계했으며 물질을 약한 산화에 노출시켰고 결과 필터는 물에서 미세 플라스틱을 매우 빠르게 제거하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 보고에 따르면 오염 물질의 99.9% 이상이 10초 이내에 제거되었다. 재료는 성능 저하 없이 여러 번 재사용할 수도 있다.

또 다른 테스트에서 연구원들은 햇빛을 흡수하고 에너지를 열로 변환하고 이를 사용하여 휘발성 유기 화합물(VOC)로 알려진 다른 오염 물질을 정화할 수 있는 폴리머 버전을 개발했다. 이것은 한 번의 태양 조사로 VOC의 98% 이상을 제거할 수 있었다. 두 가지 유형의 멤브레인을 결합한 프로토타입은 두 유형의 오염 물질을 99.9% 이상 제거할 수 있었다.

논문 제1저자인 박치영 교수는 “여기에서 개발한 기술은 초고속으로 수중 페놀계 미세플라스틱과 VOC 오염물질을 99.9% 이상 제거하는 세계 최고의 정수 효율을 가진 독보적인 정수 기술”이라고 말했다.

또한“전원이 공급되지 않는 지역에서도 오염된물 을 정화하고 식수를 공급할 수 있는 경제성이 높은 보편적인 기술이 될 것으로 기대했다.”

이 연구는 Advanced Materials 저널에 게재되었다