청바지 염료로 미세플라스틱과 방사성 물질 한 번에 잡는다

국내 연구진이 청바지 염료로 쓰이는 ‘프러시안블루’를 사용해 물속 미세플라스틱을 제거하는 기술을 개발했다.

기존 기술과 달리 인체에 무해해 하천이나 폐수 처리 시설에 적용될 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 최재우 물자원순환연구단 책임연구원 연구팀이 가시광이 비추는 조건에서 나노

플라스틱을 효과적으로 응집할 수 있는 친환경 ‘금속-유기물 골격체’ 기반 고형 응집제를 개발했다고 12일 밝혔다.

플라스틱 폐기물은 시간이 흐르면서 분해해 미세플라스틱으로 변한다.

현재 정수장에서는 20㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)보다 작은 미세플라스틱은 제거할 수 없어 큰 크기로 뭉친 후 제거한다.

응집제로 철이나 알루미늄 기반 성분이 사용되지만, 물에 남아 심각한 독성을 유발해 별도의 처리 공정이 필요하다.

연구팀은 페로시안화칼륨 용액에 염화철을 더한 물질인 프러시안블루를 사용했다.

최근에는 일본 후쿠시마 오염수에서 방사성 원소인 세슘을 흡착하는 용도로 사용됐다.

연구팀도 수중 방사성 물질 제거 관련 실험을 진행하던 중 미세플라스틱 응집 효과를 발견했다.

연구팀은 프러시안블루의 응집력을 높이기 위해 결정 구조를 조절했다.

개발된 소재에 가시광을 조사하면 기존 기술로는 제거하기 힘든 150㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 크기의 초미세 플라스틱을 4100배인 615㎛ 크기로 응집할 수 있다.

철과 알루미늄을 사용한 응집제보다 약 250배 우수한 효율이다.

새로 개발한 응집제로 실제 실험한 결과, 물속 미세플라스틱을 응집해 정화하면 최대 99% 제거할 수 있다.

또 물에 녹여 사용하는 방식이 아닌 고형 응집제를 사용해 잔여물 회수가 쉽다.

자연광을 에너지원으로 활용해 저에너지 공정 구현도 가능하다.

최재우 책임연구원은 “하천과 폐수 처리 시설, 정수장에 적용할 수 있는 소재로서 상용화 가능성이 매우 크다”며

“개발된 소재를 사용하면 미세플라스틱뿐 아니라 방사성 세슘도 정화할 수 있어 안전한 물을 공급할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구성과는 국제학술지 ‘워터 리서치(Water Research)’에 이달 1일 게재됐다.

플라스틱 폐기물은 시간이 지나면서 분해를 거듭해 미세플라스틱으로 변한다.

현재 운용 중인 정수장에서는 20μm보다 작은 미세플라스틱은 제거할 수 없어 보다 큰 크기로 뭉친 후 제거해야 한다.

이를 위해 철 (Fe) 또는 알루미늄 (Al) 기반 응집제가 사용되나,

이들 물질은 물에 잔류해 인체에 심한 독성을 유발하기 때문에 별도의 처리 공정이 요구되는 등 궁극적인 해결책은 되지 못한다.

한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀은 가시광이

조사되는 조건에서 나노플라스틱을 효과적으로 응집할 수 있는 친환경 금속-유기물 골격체 기반 고형 응집제를 개발했다고 밝혔다.

페로시안화 칼륨 용액에 염화 철(III)을 더한 금속-유기물 골격체 기반 물질인 ‘프러시안 블루’최초의 합성안료로

청바지를 진한 파란색으로 물들이는 데 사용되며, 최근에는 일본 방류수에서 방사성

원소인 세슘을 흡착하는 용도로도 사용된 바 있다. KIST 연구팀은 프러시안 블루를 활용한 수중 방사성

물질 제거 관련 실험을 진행하던 중 가시광 조사 조건에서 프러시안 블루가 미세플라스틱을 효과적으로 응집하는 현상을 발견했다.

KIST 연구팀은 프러시안 블루의 응집효율을 극대화할 수 있도록 결정 구조를 조절해

미세플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있는 소재를 개발했다. 개발된 소재에 가시광을 조사하면

기존 여과기술로는 제거하기 힘들었던 약 0.15μm(150nm) 직경의 초미세플라스틱을 약 4,100배 크기로

응집해 제거가 용이한 크기로 만들 수 있다. 실제 실험 결과 물속 미세플라스틱을 최대 99%까지 제거하는 것을 확인했다.

개발된 소재는 또한 자신보다 3배 이상 많은 양의 초미세플라스틱을 응집할 수 있는 성능을 지니고 있는데,

이는 기존에 활용되는 철이나 알루미늄을 사용한 응집제보다 약 250배 우수한 응집효율이다.

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