- 자기장 이용 신기술로 수처리 개선
- 먹는 물 불안감 해소 후속연구 박차

“미세·나노플라스틱에 대한 불안과 걱정을 하게 된 것은 어제오늘의 일이 아닙니다. 특히 많은 분이 먹는 물에 대한 불안을 품고 있습니다. 저희 연구는 식수원에 대한 시민의 불안을 덜어주고 먹는 물에 대한 신뢰를 조금이라도 회복시킬 수 있는 긍정적인 역할을 할 수 있을 것으로 생각합니다.”

미국 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스에서 E메일로 미세·나노플라스틱 관련 인터뷰를 하고 있는 정성욱 부산대 교수. 정성욱 교수 제공

부산대학교 응용화학공학부 정성욱 교수 연구팀(공동 제1저자 정유정 박사과정·장은혜 박사, 공저자 장준경 나노에너지공학부 교수)이 발표한 수중 미세·나노플라스틱을 단시간에 고효율로 제거할 수 있는 새로운 수처리 기술이 학계의 주목을 받는다. 정 교수팀은 외부 자기장을 이용해 판상형 자성 나노입자를 능동적으로 구동함으로써, 기존 흡착 중심 기술의 한계를 넘어서는 ‘동적 감금(dynamic confinement)’ 메커니즘을 규명했다. 마치 그물로 물고기를 포획하듯 외부 자기장으로 만들어진 에어포켓 같은 빈 공간에 미세·나노플라스틱을 가둬서 제거하는 기술을 개발한 것이다. 이 기술은 현재 특허까지 마친 상태다.

현재, 이 기술과 관련한 후속 공동연구 과제를 논의하려고 미국 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스(UC Berkeley)에 체류하고 있는 정 교수와 E메일 인터뷰를 진행했다.

정 교수는 현재 미세·나노플라스틱 제거 연구는 초기 단계에 머물러 있다고 진단한다. 세계적으로 미세플라스틱 규제는 강화되고 있는 현실인데 인체 흡수 가능성이 가장 큰 1μm(마이크로미터, 0.001㎜) 이하의 나노플라스틱을 정화할 수 있는 기술은 매우 드물다는 것이 정 교수의 판단이다.

“우리 연구팀이 개발한 기술은 기존 수처리 공정에서 해결하지 못한 수십~수백 나노미터 크기의 플라스틱 오염원까지 제거할 수 있습니다. 독보적인 글로벌 경쟁력을 확보한 것이죠. 화학적인 방법에 의존하는 기존 기술과는 확연히 다른 새로운 패러다임을 제시한 것입니다.”

정 교수팀은 실험실 조건에서 10분 이내에 95% 이상의 미세·나노플라스틱 제거 효율을 달성했다. 기존 산업 수처리 기준에서 매우 빠른 처리 속도다. ‘흡착 평형’에 도달하는 시간 즉, 흡착제에 오염물질이 달라붙는 데 필요한 시간을 획기적으로 줄이고 처리량은 증가시킬 가능성을 제시한 것이다. 정 교수는 “다만 이 수치는 산업 현장에서 그대로 재현해야 할 목표치라기보다는, 향후 스케일 업(기술이나 설비 제품 서비스 등 규모를 확대하는 일) 과정에서 공정 시간을 실질적으로 단축할 수 있음을 보여주는 기준 성능으로 봐야 한다”고 덧붙였다.

적용 분야로는 상·하수 처리보다 산업용수나 해수 담수화 분야가 먼저 거론된다. 상대적으로 규제 장벽이 낮은 산업 현장에서 기술 검증을 거친 뒤 공공 인프라로 확장하는 것이 현실적이라는 판단이다. 미세·나노플라스틱에 대한 공식 규제 지표화, 정부나 지자체의 전폭적인 지원 아래 공공시설 주도 상업화 이전의 생산 시스템 구축 등 준비 과정이 필요하다는 것이다. 이런 절차가 마무리된 뒤 기존 수처리 공정과 결합하면 방류 직전 단계에 독립적인 후단 모듈로 추가할 수 있어, 대규모 설비 교체 없이 신기술을 도입할 수 있을 것으로 기대된다.

정 교수는 사업화 측면에서도 경쟁력이 있다고 강조한다. 주원료인 자철광 기반 나노소재는 가격이 저렴해 수급이 쉽고 자성을 이용해 회수·재사용이 가능해 운영 비용을 크게 낮출 수 있다는 것이다. 현재 기술 성숙도(Technology Readiness Level, TRL)는 4, 5 수준으로 시스템 검증과 파일럿 규모 실증을 거쳐 상용화 단계로 나아가는 것이 그의 바람이다.

부산 시민의 식수원인 낙동강 수질 문제가 매년 논란이 되고 먹는 물을 둘러싼 지역 갈등까지 발생하는 상황에서 정 교수 연구팀 기술이 시민의 불안을 덜어주는 옵션 중 하나가 될 수 있을지 관심을 끈다.