물속 미세 플라스틱을 수상 드론으로 청소한다

KIST, 세계 최초 '모세혈관 스키밍' 기술 적용
로봇청소기처럼 스스로 이동하며 수질 정화
다양한 크기의 미세플라스틱 걸러내
양식장, 가정용 수처리 등 확장 가능성 다양

KIST 연구진이 만든 미세플라스틱 회수용 수상드론은 바다에서 1주일 이상 연속적으로 작동해도 성능에 문제가 없었다. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 김성진·문명운 박사팀은 물 속 미세플라스틱을 제거하는 수상 드론을 개발했다고 1일 밝혔다.

마치 빗물을 받아내는 깔대기처럼 물 속의 작은 플라스틱을 잡아낼 수 있도록 특별한 톱니바퀴를 만들었다. 이 톱니바퀴는 물의 표면장력을 활용해 50마이크로미터에서 최대 5mm 크기의 다양한 크기와 밀도의 미세 플라스틱 걸러낼 수 있다.

문명운 박사는 "이 기술은 수상 드론 뿐만아니라 양식장 수처리 필터와 같은 고정형 시스템에도 적용 가능하다"며, "가정용 수처리 필터 장치로 확장해 개인이 일상에서 사용할 수 있는 형태로도 개발할 수 있다"고 말했다.

최근 수돗물이나 생수, 강, 호수, 바다 등에서 미세플라스틱이 나오고 있다.

이를 방치하면 플랑크톤부터 물고기 등 먹이사슬을 통해 최종적으로 인간의 몸 속에까지 도달하게 된다. 특히 미세플라스틱은 중금속 같은 유해물질이 달라붙어 환경적 위험을 부른다.

연구진이 이 플라스틱 정화 드론을 실험 한 결과 발포 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등 다양한 미세 플라스틱을 80% 이상 회수했다. 특히 드론에 장착한 톱니바퀴는 바닷물에서 1주일 이상 연속적으로 작동해도 성능에 문제가 없었다. 연구진은 "바다에 흔히 존재하는 미생물이나 기름 등의 불순물이 혼재된 상황에서도 미세 플라스틱 회수 성능에 영향을 받지 않았다"고 설명했다.

KIST 연구진이 만든 미세플라스틱 회수용 수상드론에 들어가는 톱니바퀴는 다양한 크기의 미세플라스틱을 달라붙게 만들어 물을 정화할 수 있다. KIST 제공

연구진은 수면의 미세플라스틱을 걷어내 제거할 수 있는 '모세혈관 스키밍'이라는 새로운 방식을 세계 최초로 적용했다.

이 톱니바퀴를 이용한 '모세혈관 스키밍' 기술은 해양 청소 로봇에도 적용할 수 있다. 실험용 수상 로봇에 장착한 톱니 드럼은 50마이크로미터부터 5mm 크기의 미세 플라스틱을 수면에서 회수했다.

우선 물을 좋아하는 특별한 재료를 이용해 톱니바퀴를 만들었다. 이 톱니바퀴는 마치 스펀지가 물을 빨아들이듯 물을 끌어당기는 힘이 아주 세다. 그래서 마치 자석이 쇠붙이를 끌어당기는 것처럼 물 위에 떠다니는 작은 플라스틱 조각들이 톱니바퀴에 붙으면 물과 함께 톱니바퀴에 달라붙게 된다.

이 톱니바퀴는 아주 작은 플라스틱부터 조금 큰 플라스틱까지 크기에 상관없이 잡아낼 수 있다. 톱니바퀴의 크기와 모양을 조절하면 1마이크로미터에서 부터 4mm 크기의 플라스틱까지 모두 잡아낼 수 있다.

바닷물에는 플라스틱 뿐만아니라 여러 가지 다른 물질들이 섞여 있지만, 이 톱니바퀴는 플라스틱만 골라서 잡아낼 수 있도록 특별하게 만들어졌다. 마치 체로 흙과 물을 분리하듯 플라스틱만 골라낸다.

한편, 연구진은 미세플라스틱을 청소하는 드론을 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자