CTV뉴스 캡처

캐나다 워털루대 연구진이 물속에 들어 있는 미세플라스틱을 최대 90%까지 제거할 수 있는 저비용 3D 프린팅 필터를 개발했다. 

가정용 식수 정수장치부터 대규모 산업용 수처리 시설까지 활용할 수 있는 기술로, 전 세계적으로 커지고 있는 미세플라스틱 오염 문제의 새로운 해결책이 될 수 있을지 주목된다.

워털루대 공대 연구진은 생분해성 고분자 소재를 이용해 원판 형태의 필터를 3D 프린터로 제작한 뒤 이를 여러 장 쌓아 물이 통과하도록 하는 여과장치를 개발했다. 

연구를 이끈 화학공학과 티자주 메코넨(Tizazu Mekonnen) 교수는 8개에서 20개의 필터를 겹쳐 성능을 시험한 결과, 20개를 사용했을 때 물속 미세플라스틱의 약 90%를 제거하는 데 성공했다고 밝혔다.

기술의 핵심은 필터 표면에 수많은 미세한 구멍을 만드는 데 있다. 연구팀은 물과 필터가 최대한 많이 접촉하도록 원판 구조를 설계하고, 3D 프린팅 과정에서 물에 녹는 고분자 물질을 첨가했다. 

이후 이를 씻어내면 필터 표면에 나노미터와 마이크로미터 크기의 미세한 구멍이 만들어진다. 여기에 압력에 반응하는 접착성 물질을 추가해 물의 흐름을 막지 않으면서 미세플라스틱이 필터에 달라붙도록 했다.

비교적 큰 미세플라스틱은 거의 완전히 걸러졌지만 10마이크로미터보다 작은 입자는 제거가 상대적으로 어려웠다. 연구진은 현재 남은 약 10%의 미세입자까지 포착할 수 있도록 기술을 개선하는 작업을 진행하고 있다. 연구 결과는 국제학술지 Separation and Purification Technology에 발표됐다.

연구진은 미세플라스틱의 주요 발생원 가운데 하나로 가정에서 사용하는 세탁기를 지목했다. 폴리에스터 등 합성섬유로 만든 옷을 세탁하면 고속 회전과 마찰 과정에서 눈에 보이지 않는 작은 플라스틱 섬유가 떨어져 나와 하수로 흘러들어간다. 이런 입자 가운데 일부는 기존 처리과정을 거친 뒤에도 수계로 유입될 수 있다는 것이다.

미세플라스틱은 일반적으로 5㎜보다 작은 플라스틱 조각을 말한다. 최근에는 식수뿐 아니라 인체 조직과 혈액, 모유 등에서도 발견되면서 인체에 미치는 장기적인 영향에 대한 연구가 이어지고 있다. 다만 미세플라스틱 노출이 특정 질병을 직접 유발한다고 단정할 단계는 아니며 관련 연구가 계속 진행 중이다.

특히 이번 기술은 가격이 비교적 저렴하고 3D 프린터를 이용해 필요한 크기와 형태로 제작할 수 있다는 점이 장점으로 꼽힌다. 

기존 활성탄 필터가 미세플라스틱 제거에 부분적인 효과를 보이는 데 비해 새 필터는 구조와 층수를 조정해 제거 성능을 높일 수 있다. 

연구진은 앞으로 가정용 정수시스템뿐 아니라 세탁기와 산업용 폐수처리시설 등으로 적용 범위를 확대할 가능성이 있다고 보고 있다.

캐나다 대학에서 개발된 작은 3D 프린팅 필터가 ‘눈에 보이지 않는 플라스틱’을 식수에서 걸러내는 실용적인 기술로 발전할 수 있을지 관심이 쏠리고 있다. <뉴스/사진: 밴쿠버 교차로>