미세플라스틱과 제거기술

1. 미세플라스틱

미세 플라스틱은 크기가 5mm 이하로 매우 작은 플라스틱 입자를 가리키며, 다양한 환경오염 문제를 일으키는 주요 요인 중 하나로 알려져 있습니다. 이들은 물, 토양, 공기 등 거의 모든 환경에서 발견될 수 있으며, 미세 플라스틱은 그 기원과 형태에 따라 주로 두 가지로 분류됩니다.

가. 1차 미세 플라스틱

• 원래부터 작은 크기로 제조된 플라스틱입니다. 주로 화장품의 스크럽제, 치약, 세정제 등에 사용된 미세 플라스틱 알갱이들이 여기에 포함됩니다. 산업 용도로 사용되는 경우도 있으며, 예를 들어 세정제나 연마제로 쓰이는 미세한 플라스틱 알갱이들이 있습니다.

나. 2차 미세 플라스틱

• 큰 플라스틱 제품이 자외선, 파도, 마찰 등 물리적, 화학적 요인에 의해 분해되면서 생성된 작은 조각들입니다. 물에 버려진 플라스틱 병, 비닐봉지, 합성 섬유 등이 분해되어 환경 속에서 작은 조각으로 변하면서 2차 미세 플라스틱을 형성하게 됩니다.

2. 미세플라스틱의 영향

가.  환경에 미치는 영향

• 미세 플라스틱은 그 작은 크기 때문에 바다, 강, 호수 같은 수계에 쉽게 퍼지며, 해양 생물이나 물새, 물고기 등 다양한 생명체가 이를 먹이로 착각해 섭취하게 됩니다. 이러한 플라스틱 조각들은 생명체의 몸 안에 축적될 수 있고, 결국 생태계 먹이사슬을 통해 인간에게까지 영향을 미칠 수 있습니다.

나. 인체와 건강에 미치는 영향

• 미세 플라스틱은 단순히 섭취에 의한 영향을 넘어서 호흡기로도 흡입될 수 있습니다. 아직까지 인체에 미치는 장기적 영향에 대한 연구가 활발히 진행 중이지만, 다음과 같은 잠재적 우려가 있습니다:
• 중금속 및 유해 물질 전달: 미세 플라스틱은 중금속이나 독성 화학물질을 흡착해 함께 몸 안으로 들어갈 수 있습니다.
• 염증 반응: 작은 입자가 신체에 들어가게 되면 염증 반응을 유발할 가능성이 있습니다.
• 내분비 교란: 일부 플라스틱의 성분은 호르몬과 유사한 작용을 하여 내분비계 교란을 일으킬 수 있습니다.

3. 미세플라스틱 제거기술

미세 플라스틱을 제거하는 방법은 점점 다양해지고 있으며, 크게 물리적, 화학적, 생물학적 방법으로 나눌 수 있습니다. 각 방법은 미세 플라스틱의 크기, 농도, 수질 상태에 따라 효과가 다릅니다. 아래는 주요한 미세 플라스틱 제거 기술입니다.

가. 물리적 방법

 1) 고급 여과 필터

• 초미세 여과 필터 또는 나노필터를 사용하여 매우 작은 미세 플라스틱 입자를 물에서 걸러낼 수 있습니다.
• 한계: 필터의 크기가 작은 입자를 막아야 하므로 막힘 현상이 발생할 수 있고, 유지비용이 높아질 수 있습니다.

 2) 막 분리 기술

• 울트라필트레이션(UF)과 나노필트레이션(NF)은 작은 입자까지 차단할 수 있는 막을 이용한 정수 방법입니다. 미세 플라스틱은 대부분 물보다 큰 입자이므로 효과적입니다.
• 한계: 정기적인 막 청소와 교체가 필요하며, 에너지 소비가 높은 편입니다.

 3) 자기장 기반 기술

• 자성을 부여한 물질을 첨가하여 미세 플라스틱에 결합시킨 후, 자석을 이용해 물에서 제거하는 방법입니다.
• 연구 단계에 있지만, 자성을 띤 흡착제나 코팅이 적용된 미세 플라스틱을 효율적으로 제거할 수 있습니다.

나.  화학적 방법

 1) 응집제 사용

• 특정 화학 물질을 첨가해 미세 플라스틱을 응집시키고, 더 큰 덩어리로 만들어 침전시키는 방법입니다.
• 장점: 작은 미세 플라스틱 입자를 응집시켜 물에서 쉽게 제거할 수 있습니다.
• 한계: 응집제를 과다 사용하면 잔류 화학 물질이 문제가 될 수 있습니다.

 2) 광촉매 산화

• 자외선(UV)과 광촉매를 사용해 미세 플라스틱을 산화시켜 분해하는 방법입니다. 이 과정에서 티타늄 다이옥사이드(TiO₂) 같은 촉매가 사용됩니다.
• 장점: 미세 플라스틱을 완전히 분해할 수 있는 가능성이 있습니다.
• 한계: 반응 시간이 길고 에너지를 많이 필요로 합니다.

다. 생물학적 방법

 1) 미생물 및 효소 기반 분해:

• 일부 미생물과 효소는 미세 플라스틱을 분해하는 능력이 있습니다. 특히, 특정 박테리아와 진균이 플라스틱 성분을 먹이로 사용하여 분해할 수 있는 연구가 진행 중입니다.
• 장점: 환경 친화적이며, 플라스틱을 자연적으로 분해할 수 있습니다.
• 한계: 처리 속도가 느리고, 실험실 환경 외에서 적용하는 데 어려움이 있습니다.

 2) 식물 뿌리 흡착 및 제거

• 특정 수생 식물은 뿌리를 통해 미세 플라스틱을 흡착할 수 있어, 이를 통해 오염된 물을 정화할 수 있습니다.
• 장점: 자연 환경에서 친환경적으로 오염을 줄일 수 있습니다.
• 한계: 모든 종류의 미세 플라스틱에 효과적이지 않으며, 오랜 시간이 필요합니다.

라. 흡착 기술

 1) 탄소 기반 나노소재

• 활성탄이나 그래핀, 나노셀룰로오스 등을 사용해 미세 플라스틱을 흡착하는 방법입니다. 흡착 물질을 필터와 결합해 미세 플라스틱 제거 효과를 높일 수 있습니다.
• 장점: 작은 크기의 미세 플라스틱까지 효과적으로 흡착할 수 있습니다.
• 한계: 고가의 나노소재가 필요할 수 있으며, 흡착제의 재생이나 폐기 비용이 발생합니다.

 2) 프러시안 블루

• 프러시안 블루는 결정 구조의 높은 표면적을 활용해 미세 플라스틱을 흡착할 가능성이 있습니다. 주로 중금속 이온 제거에 사용되지만, 표면 전하와 구멍 구조 조절을 통해 미세 플라스틱에도 흡착제로 활용할 수 있는 가능성이 연구되고 있습니다.
• 장점: 다양한 오염 물질에 대한 흡착력 조절이 가능하며, 구조 조절을 통해 다목적 흡착제로 발전 가능.
• 한계: 초기 연구 단계로, 대규모 적용 가능성에 대한 추가 연구 필요.

마. 기타 신기술

 1) 전기화학적 처리

• 전기 자극을 통해 미세 플라스틱을 물에서 분리하는 기술입니다. 이는 주로 고체-액체 계면에서 미세 플라스틱의 응집을 촉진하는 방식으로 적용됩니다.
• 한계: 초기 연구 단계로, 대규모 처리에 적합한지에 대한 추가 연구가 필요합니다.