영남취재본부 조충현기자
육안으로 확인조차 어려운 수중(水中) 미세·나노플라스틱을 자석처럼 끌어당겨 단시간에 제거할 수 있는 혁신 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
차세대 수처리와 환경 정화 기술의 새로운 전기가 될 것이란 평가다.
부산대학교(총장 최재원)는 응용화학공학부 정성욱 교수 연구팀이 판상형 철산화물(magnetite, Fe₃O₄) 자성 나노입자를 활용해 수중 미세 및 나노플라스틱을 10분 이내에 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 공정을 개발했다고 12일 전했다.
왼쪽부터 정성욱 교수, 정유정 박사과정생, 장은혜 박사. 부산대 제공
미세플라스틱은 크기 5㎜ 이하의 플라스틱 입자를, 이 가운데 1마이크로미터(㎛) 이하인 나노플라스틱은 육안으로 관찰이 불가능한 초미세 입자를 말한다. 이러한 나노플라스틱은 기존 하수처리 공정이나 물리적 필터로는 제거가 어려워 수생태계 전반에 확산하고, 먹이사슬을 통해 인체에 축적될 위험이 큰 새로운 환경 오염원으로 지목돼 왔다.
연구팀은 기존의 구형 철산화물 나노입자 대신 판상형(비등방성) 자성 나노입자를 도입해 이 같은 한계를 돌파했다. 판상형 나노입자는 면·모서리·두께 방향의 구조가 서로 달라 미세·나노플라스틱과의 접촉 면적이 넓고, 입자 간 얽힘과 응집을 유도해 흡착 효율을 크게 높일 수 있다.
특히 연구진은 외부 자기장을 가했을 때 자화된 판상형 나노입자들이 응집되며, 구조적 특성으로 형성된 '에어포켓' 공간에 미세·나노플라스틱을 추가로 가두는 '동적 감금(dynamic confinement)' 현상을 규명했다. 이 기전이 짧은 시간 내 고효율 제거를 가능하게 하는 핵심 원리라고 설명한다.
연구팀은 또 판상형 자성 나노입자 표면을 다양한 화학적 기능기로 개질해 제거 효율을 최적화하고, 나노입자의 회수와 재활용이 가능한 친환경 공정도 함께 확립했다. 이를 통해 지속 가능한 미세·나노플라스틱 제거 기술로의 상용화 가능성도 높였다.
정성욱 교수는 "수십에서 수백 나노미터 크기의 초미세 플라스틱은 인체 건강을 위협하는 새로운 환경 문제로 떠오르고 있지만, 기존 필터 기반 수처리 기술로는 한계가 있었다"며 "이번 기술은 초미세 오염물질을 짧은 시간 안에 고효율로 제거할 수 있는 혁신적 대안으로, 차세대 수처리와 환경 정화 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 부산대 응용화학공학부 정유정 박사과정생과 장은혜 박사가 공동 제1저자로 참여, 나노에너지공학부 장준경 교수가 공저자, 정성욱 교수가 교신저자를 맡았다. 연구 성과는 국제 학술지 Journal of Environmental Management 2025년 12월 24일 자 온라인판에 게재됐다.
이 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업(중견연구)과 산업통상자원부의 '난접근성 화재 대응을 위한 가스하이드레이트 소화탄 및 화재 진압 기술개발' 사업의 지원을 받아 수행됐다.