수역 내 플라스틱 분해

바다와 강에 떠다니는 플라스틱 폐기물은 분해 속도가 느리고 이 과정에서 미세 플라스틱이 발생할 수 있다는 점 때문에 전 세계적인 문제로 대두되고 있습니다. 하지만 실제로 물속에서 다양한 플라스틱은 얼마나 빨리 분해될까요? 그 과정에서 어떤 분해 생성물이 발생할까요? 어떤 환경 요인이 분해 행태에 영향을 미칠까요? Garbsen에 위치한 Hannover Leibniz 대학교 기계공학 캠퍼스 부지에서는 현재 IKK(플라스틱 및 순환 기술 연구소)의 주도로, 바로 이러한 질문들에 답하기 위한 독보적인 인프라가 구축되고 있습니다. 프로젝트 이름은 SkalAb 이는 “고분자 소재의 수중 분해 메커니즘에 대한 다중 규모 분석”을 의미합니다. 유럽지역개발기금(EFRE)은 코로나19 팬데믹에 대한 유럽연합의 대응 조치의 일환으로, 이 연구실의 설립 및 기술 장비 구비에 200만 유로 이상을 지원합니다.

바다와 강에서 플라스틱의 분해

바다와 강에 버려진 플라스틱이 완전히 분해되기까지는 수백 년이 걸릴 수 있다. IKK의 프로젝트 책임자인 플로리안 비트너 박사는 “다양한 플라스틱이 구체적으로 어떻게 변하는지 정확히 알지 못한다”고 설명한다. 플라스틱의 분해 기간은 각 플라스틱의 구성 성분뿐만 아니라 빛, 온도, 해류와 같은 수많은 다른 요인들, 그리고 이들 간의 상호작용에 따라 달라진다. 

수중에서 플라스틱의 분해 특성 분석

이러한 이유로 과학자들은 연구 프로젝트에서 조사할 시나리오를 다양한 규모, 즉 소위 ‘미세환경’과 ‘중간환경’에서 재현하고자 한다. 이는 수생 생태계의 자연 환경 조건을 반영하게 된다.  이를 통해 연구팀은 염분 농도, 산소 가용성, 파동, 온도 등 각 환경에 따라 다양한 물질의 분해 거동과 주된 분해 메커니즘을 조사하고자 한다. 분해 과정은 화학적 및 형태학적 차원에서 상세히 분석된다. 또한 수성 시스템 내의 분해 생성물도 파악할 계획이다. 

맞춤형 고분자 소재 개발

이러한 분석 방법을 통해 IKK의 현재 및 향후 연구 프로젝트의 일환으로, 분해 동역학과 재료 및 환경 매개변수 간의 상관관계, 그리고 분해 메커니즘과 잠재적으로 생성될 수 있는 분해 생성물 간의 관계를 포괄적이고 체계적으로 연구하기 위한 기반이 처음으로 마련되었습니다. 이러한 연구 결과는 특히 더 우수한 분해 특성을 지녀 환경 부담을 줄여주는 개량형 또는 신개념 폴리머 소재를 개발하는 데 활용될 것입니다.

(게시일: 2022년 3월 11일)