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NEW 심태섭 교수팀, 미세·나노 플라스틱 제거 가능한 흡착소재 개발
- 2026-05-04
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아주대학교 화학공학과 심태섭 교수팀이 물속에 떠다니는 미세 플라스틱과 나노 플라스틱을 빠르고 효율적으로 제거할 수 있는 흡착 소재 플랫폼을 개발했다. 다양한 수질 환경에서도 99% 이상의 제거 효율을 보이며, 반복 사용이 가능해 실제 수처리 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
심태섭 교수 연구팀은 3D 프린팅 구조체와 점탄성 고분자를 결합한 흡착제를 개발해 미세 및 나노 플라스틱을 효과적으로 포집하는 데 성공했다고 밝혔다. 해당 연구는 ‘수중 미세 및 나노 플라스틱의 효율적 제거를 위한 맞춤형 3D 프린팅 점탄성 흡착 소재(Tailored 3D-printed viscoelastic adsorbents for efficient removal of micro- and nanoplastics in water)’라는 제목으로 화학공학 분야 국제 저명 학술지인 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)>에 5월 게재됐다.
이번 연구에는 아주대 심태섭 교수(화학공학과·대학원 에너지시스템학과)가 교신저자로 참여했고, 중앙대 우상혁 교수(화학공학과), 미국 신시내티대학 Jonathan T. Pham 교수 (Mechanical and Materials Engineering)가 함께 참여했다. 아주대 대학원 에너지시스템학과 석박사 통합과정의 박진혁 학생은 제1저자로 참여했다.
최근 플라스틱 사용이 늘어나면서 미세 플라스틱과 나노 플라스틱은 해양과 하천, 식수 등 다양한 수환경에 널리 퍼지며, 환경 및 인체 건강에 잠재적인 위협이 되고 있다. 특히 크기가 작을수록 제거가 어려워 효과적인 정화 기술 개발이 중요한 과제로 여겨져 왔다. 기존에는 스펀지, 활성탄, 필터 등의 다양한 흡착 소재가 연구되어 왔지만, 구조가 단단하거나 불균일해 흡착 속도가 느리고 다양한 크기의 플라스틱을 모두 제거하기 어렵다는 한계가 있었다.
공동 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 구조설계와 점착 메커니즘을 결합한 새로운 접근법을 제시했다. 연구팀은 3D 프린팅 기술을 활용해 내부가 복잡하게 연결된 다공성 구조체를 제작해 표면적과 물질 이동 효율을 높였다. 여기에 점탄성 특성을 갖는 고분자 코팅을 적용해 플라스틱 입자와 빠르게 밀착 후 고정되도록 했다. 고분자의 점탄성 특성이 입자와의 밀착을 유도해 빠른 흡착을 가능하게 만들어준 것. 이 소재는 점착력 기반 물리적 흡착과 전하 기반 정전기적 흡착을 모두 활용해 크기가 수십 마이크로미터에서 수백 나노미터에 이르는 다양한 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.
연구팀이 개발한 흡착제로 직접 실험한 결과 수돗물, 해수 등 다양한 수질 조건에서 1분 이내에 99% 이상의 미세 플라스틱을 제거했으며, 나노 플라스틱 역시 수 시간 내 높은 제거 효율을 보였다. 더불어 흡착된 플라스틱과 고분자 코팅층은 간단한 용매 처리로 제거할 수 있어 흡착제를 반복적으로 재사용할 수도 있다. 연구팀은 또한 3D 프린팅 기술을 활용해 프로펠러 형태나 필터 구조로 흡착제를 제작할 수 있어, 실제 수처리 환경 모사에서도 나노 플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인했다.
이번 연구는 단순히 제거 효율을 높인 것을 넘어, 미세 및 나노 플라스틱을 빠르게 포집하고 필요 시 회수까지 가능한 가역적 처리 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 해당 기술이 ▲세탁기 배출수 필터 ▲정수장치 및 국소 수처리 시스템 등 다양한 환경 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구를 이끈 심태섭 교수는 “점탄성 고분자의 물리적 특성과 3D 구조 설계를 결합함으로써 미세 및 나노 플라스틱을 빠르고 효과적으로 제거할 수 있었다”라며 “앞으로 고분자의 점탄성 특성을 고도화해 실제 환경에서 효과적으로 활용 가능한 수처리 기술로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.
해당 연구는 한국연구재단의 선도연구센터(SRC) 후속연구의 지원을 받아 수행됐다.
* 위 이미지 설명 : (제일 왼쪽) 탄성 고분자 기반 3D 흡착소재 모식도 및 실험적 검증 삼차원 점탄성 흡착소재 및 흡착 메커니즘 (가운데) 미세 및 나노 플라스틱 흡착 및 효율 (오른쪽) 프로펠러 및 펌프 필터 모사 나노 플라스틱 제거 영상 스냅샷