물속 미세플라스틱, 손쉽게 식별하는 기술 나왔다

물에서 미세플라스틱을 검출하고 어떤 플라스틱인지 식별하는 과정은 환경 모니터링에 필수적이다. Reiko Matsushita 제공

일본 연구팀이 물속에 있는 미세플라스틱의 종류를 쉽게 식별할 수 있는 저렴한 방법을 개발했다. 미세플라스틱을 신속하게 감지해 미세플라스틱 오염이 생물의 건강에 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

야마우치 유스케 일본 나고야대 재료공정공학부 교수팀은 저렴한 다공성 금속 기판과 광학 분석, 머신러닝 기술을 활용해 물속에 있는 미세플라스틱을 쉽게 감지·식별하는 기술을 개발하고 연구결과를 28일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개했다.

최근 페트병에 든 생수에서 다량의 미세플라스틱이 검출됐다는 연구결과가 공개됐다. 물에서 미세플라스틱을 검출하고 어떤 플라스틱인지 식별하는 과정은 환경 모니터링에 필수적이다. 기존 검출 방법은 물에서 다른 유기물과 미세플라스틱을 분리하기 위해 시간과 비용이 많이 들었다.

연구팀은 다공성 금속 폼을 개발하고 이를 활용해 물에서 미세플라스틱을 포집한 뒤 '표면 강화 라만 분광법(SERS)'이라는 방법으로 금속 폼에 있는 물질의 광학 데이터를 얻었다. 이후 '스펙앳넷(SpecATNet)' 이라는 인공 신경망 컴퓨터 알고리즘을 만들어 광학 데이터의 패턴을 학습시켰다. 학습된 알고리즘은 빠르고 정확하게 목표 미세플라스틱을 식별해 냈다.

연구에 참여한 올가 구셀니코바 일본 국립재료과학연구소(NIMS) 연구원은 "폴리스티렌, 폴리에틸렌, 나일론 등 6가지 주요 유형의 미세플라스틱을 동시에 식별할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 "저렴한 미세플라스틱 감지 기술과 오픈소스 알고리즘을 통해 자원이 부족한 실험실에서도 미세플라스틱을 신속하게 감지할 수 있을 것"이라며 "시중에서 판매되는 제품에 비해 90~95% 비용 절감 효과가 있다"고 밝혔다.

야마우치 교수는 "다른 오염 물질의 영향을 받지 않아 전처리 과정 없이 샘플에서 직접 미세플라스틱을 모니터링할 수 있다"고 말했다. 연구팀이 개발한 기술은 미세플라스틱 오염이 공중보건과 해수·담수 환경의 생물 건강에 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 될 것으로 분석된다.

연구팀은 후속 연구에서 더 다양한 종류의 미세플라스틱을 감지할 수 있도록 SpecATNet 신경망의 기능을 확장할 예정이다.

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]