녹조현상이 미세 플라스틱 만드는 주범?

KAIST, 플라스틱 풍화 생태계 규명해보니…"분해 미생물 급증이 원인"

녹조가 미세플라스틱 발생과 관련이 있는 것으로 확인됐다.

명재욱 KAIST 건설및환경공학과 교수 연구팀은 녹조현상이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE·비닐봉지 등에 사용되는 대표적인 플라스틱) 필름 표면의 미생물 생태계에 영향을 미쳐 플라스틱 초기 풍화(표면이 산화되고 미세한 균열이 생기는 과정)를 촉진한다는 사실을 규명했다고 29일 밝혔다.

시료는 교내 오리연못에서 채취했다.

KAIST가 미세플라스틱 생성 과정을 규명했다. 사진 위는 KAIST 오리여못 채수 과정 및 채수 시료를 통해 제작한 미세 생태계. 아래는 부영양 조건 아래 플라스틱 표면 위 형성된 미생물 막이다. 42일째는 미생물이 급증했다.(사진=KAIST)

플라스틱은 강과 호수에 떠다니며 미생물이 달라붙어 군집을 이루는 '플라스티스피어' 상태가 된다. '플라스티피어'가 병원균과 미세플라스틱 이동에 영향을 미치는 것으로 알려졌지만, 실제 규명되진 않았었다.

연구팀이 42일간 LDPE 표면에 형성되는 미생물막과 미생물 군집, 유전자 변화를 메타게놈 수준에서 정밀 분석한 결과, 부영양화(영양염이 과도하게 늘어나 녹조가 발생하는 현상) 환경에서는 남세균(대표적인 광합성 세균)과 다양한 일반 세균이 함께 늘어나면서 플라스틱 표면에 두꺼운 바이오필름(미생물막)을 형성했다.

또한 미생물을 서로 단단히 붙게 하고 플라스틱 표면에 잘 달라붙도록 돕는 점액성 물질인 세포외고분자물질을 많이 만드는 미생물도 크게 증가했다.

논문 제1저자인 김영주 건설및환경공학과 박사과정 연구생은 "플라스틱 표면 미생물 생태계가 달라지면서 플라스틱 초기 풍화, 즉 표면이 산화되고 미세한 균열이 생기는 과정도 빨라졌다"며 "플라스틱 산화와 초기 분해를 돕는 효소를 만드는 유전자를 가진 미생물이 부영양화 환경에서 더 많이 증가한 것을 확인했다"고 설명했다.

적외선 분광기(FTIR)와 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과, 플라스틱 표면에서는 산소와 반응해 산화된 흔적(카보닐기·하이드록실기)이 늘어났다. 잔금 형태의 미세한 균열도 더 많이 발견됐다.

연구 결과는 환경 분야 국제 학술지 ‘워터 리서치(Water Research)'에 게재됐다.

명재욱 교수는 "향후 플라스틱 분해 효율을 높일 수 있는 박이오리액터 개발 가능성도 기대해 볼 수 있다"며 "현재 검증 연구를 기획 중"이라고 말했다.