동아대 연구팀, 미세플라스틱 분해 과정 실시간 추적기술 개발

화학 분야 최고 권위지 JACS 게재…플라즈몬 기반 분해 메커니즘 규명

동아대학교는 화학과 이승훈 교수 연구팀이 화학 분야 세계 최고 권위 학술지인 '저널 오브 디 아메리칸 케미컬 소사이어티(Journal of the American Chemical Society·JACS)'에 연구 논문을 게재했다고 전했다.

이 논문은 'In Situ SERS Monitoring of Plasmon-Mediated Degradation of Microplastics(플라즈몬 매개 미세플라스틱 분해의 실시간 표면증강라만산란 모니터링)'라는 제목으로, 양준영 화학공학과 BK21 FOUR 석·박사 통합과정생이 제1저자, 화학과 강민주 학생이 참여저자로 이름을 올렸다. 교신저자는 이승훈 교수다.

연구에는 부산대 나노에너지공학과 라메쉬 쿠마르 치투말라 박사후연구원과 장준경 교수, 독일 뮌헨대 에밀리아노 코르테스 교수 등도 참여해 국제 공동연구로 수행됐다.

연구팀은 금 나노입자 클러스터(Au nanoparticle clusters)를 이용해 수중 환경에서 폴리에틸렌(PE) 미세플라스틱을 가시광선 조건에서 분해하고, 그 과정을 표면증강라만산란(SERS) 기법으로 실시간 추적하는 데 성공했다.

기존 미세플라스틱 분해 연구가 주로 분해 전·후의 크기 변화나 생성물 분석에 초점을 맞췄다면, 이번 연구는 분해가 진행되는 동안의 반응 메커니즘과 중간체를 분자 수준에서 직접 관찰했다는 점에서 차별화된다. 연구팀은 금 나노입자 클러스터를 촉매이자 SERS 플랫폼으로 동시에 활용해 미세플라스틱 분해 반응을 실시간(in situ)으로 모니터링했다.

특히 나노갭을 포함한 클러스터 구조가 가시광선 조건에서 반응을 효과적으로 촉진한다는 점을 입증하고, 물 분해 반응에서 생성되는 수산화 라디칼을 핵심 반응종으로 규명해 미세플라스틱 분해 메커니즘을 제시했다.

이승훈 교수는 "미세플라스틱 저감 기술 고도화와 플라즈모닉 나노구조 기반 환경 촉매 연구에 폭넓게 활용될 수 있는 기초 자료가 될 것"이라며 "학부생과 대학원생이 함께 참여해 국제 최상위 학술지에 성과를 냈다는 점에서도 의미가 크다"고 말했다.

이 연구는 BK21 사업과 과학기술정보통신부(한국연구재단) 우수신진연구지원사업, 기초연구실사업의 지원을 받아 수행됐다.

(왼쪽부터) 동아대 양준영 석박사통합과정생, 강민주 학생, 이승훈 교수.

영남취재본부 조충현 기자 jchyoung@asiae.co.kr