햇빛만 있으면 ‘미세플라스틱’ 제거하는 청바지 염료

KIST 연구진

나노플라스틱과 가시광 활성 응집 소재의 상호작용 모식도. 수중 응집소재가 가시광 조사 환경에서 나노플라스틱과 정전기적인 상호작용을 통해 화학적인 산화환원 반응을 일으키고 그 결과 안정화된 응집물이 형성된다. KIST 제공.

햇빛이 있으면 물 속 20마이크로미터(㎛, 100만분의 1미터)보다 작은 미세플라스틱을 안전하게 제거할 수 있는 친환경 기술이 나왔다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 최재우 물자원순환연구단 책임연구원 연구팀이 가시광이 조사되는 조건에서 나노플라스틱을 효과적으로 응집할 수 있는 친환경 금속-유기물 골격체 기반 고형 응집체를 개발했다고 12일 밝혔다. 

현재 운용중인 정수장에서는 20㎛보다 작은 미세플라스틱을 제거할 수 없어 큰 크기로 뭉친 후 제거해야 한다. 이를 위해 철이나 알루미늄 기반 응집제가 사용된다. 문제는 이들 응집제가 물에 남아 인체에 독성을 유발할 수 있다는 점이다. 

연구팀이 개발한 응집제는 페로시안화 칼륨 용액에 염화철을 더한 금속-유기물 골격체 기반 물질인 ‘프러시안 블루’ 합성안료다. 보통 청바지를 진한 파란색으로 물들이는 데 사용된다. 일본 후쿠시마 오염수에서 방사성 원소인 세슘을 흡착하는 용도로도 활용된다. 

연구팀은 프러시안 블루를 활용한 수중 방사성 물질 제거 관련 실험을 진행하다가 가시광 조사 조건에서 프러시안 블루가 미세플라스틱을 효과적으로 응집하는 현상을 발견하고 응집 효율 극대화를 시도했다. 프러시안 블루 결정 구조를 조절해 미세플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있는 소재를 개발했다. 

개발된 소재에 가시광을 쬐면 기존 여과기술로는 제거하기 어려웠던 약 0.15㎛ 직경의 초미세플라스틱을 약 4100배 크기로 응집해 제거하기 쉬운 크기로 만들 수 있다. 실제 실험 결과 물 속 미세플라스틱을 최대 99%까지 제거할 수 있었다. 

연구팀이 개발한 소재는 프러시언 블루 소재는 인체에 무해한 데다 물에 녹여 사용하는 방식이 아닌 고형 응집제 형태라 잔여물 회수가 쉽다. 태양빛을 에너지원으로 쓰기 때문에 친환경적이다. 

최재우 책임연구원은 “일반적인 하천, 하폐수 처리 시설이나 정수장에 적용할 수 있는 후보 소재로서 상용화 가능성이 매우 높은 기술”이라며 “개발된 소재를 사용하면 수계에 존재하는 나노플라스틱뿐 아니라 물속 방사성 세슘까지 정화할 수 있어 안전한 물을 공급할 수 있을 것”이라고 기대했다. 
 

[김민수 기자 reborn@donga.com]