실험실에서 배양한 조류(藻類)가 물속의 미세플라스틱을 제거한다

원문 링크 보기: https://www.theearthandi.org/post/lab-grown-algae-found-to-clean-microplastics-from-water

미주리대학교 연구실에서 수지 다이(Susie Dai) 교수가 생명공학적으로 개량된 조류가 담긴 시험관을 살펴보고 있다. ©Abbie Nell Lankitus/미주리 대학교

미주리대학교 연구팀의 이번 발견은 폐수에서 미세플라스틱을 제거하는 쉽고 자연스러운 방법을 마련하는 계기가 될 수 있다.

공과대학 교수이자 본드 생명과학 센터(Bond Life Sciences Center)의 수석연구원인 수지 다이(Susie Dai) 박사가 이끄는 연구팀은 특정 종류의 조류에 주목하였다.

대학 측은 보도자료를 통해 “연구진은 유전자 공학을 활용해 리모넨이라는 휘발성 천연 오일을 생성하는 새로운 종류의 조류를 개발했다. 리모넨은 오렌지에 상쾌한 향을 주는 바로 그 화학물질이다.”라고 밝혔다.

“리모넨 덕분에 이 새로운 조류는 발수성(撥水性:물을 잘 흡수하지 않는 성질)을 띠게 된다. 미세플라스틱 역시 발수성이기 때문에, 물속에서 만나면 자석처럼 서로 끌어당겨 덩어리를 형성하고, 이 덩어리는 바닥으로 가라앉아 수집 및 제거가 용이한 고체 형태의 바이오매스 층을 만든다.”

지난 3월 하베스트 퍼블릭 미디어(Harvest Public Media)와 KCUR/NPR의 보도에 따르면, “다이 교수가 개발한 유전자 조작 조류와 미세플라스틱 조각은 모두 소수성(疏水性, hydrophobic)의 특성을 지니고 있어 물을 밀어내고 서로를 끌어당긴다. 과학자들은 조류의 유전 코드를 변경함으로써 접착력을 높일 수 있으며, 이를 통해 1시간 이내에 물 샘플 속 미세플라스틱의 90% 이상을 제거할 수 있다.”

다이 교수가 텍사스 A&M대학교 재직 시절 처음 시작한 이 연구는 2025년 12월 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)>에 10명의 동료 연구진과 공동으로 발표한 논문을 통해 상세히 소개되었다.

미세플라스틱—더 큰 플라스틱 폐기물이 분해되어 생긴 미세한 파편—은 바다, 담수 생태계, 심지어 식수에서도 발견될 만큼 만연한 환경오염 물질이 되었다. 크기가 매우 작아 기존의 폐수처리방법으로는 걸러내기 어렵기 때문에 과학자들은 더 효과적인 해결책을 모색해 왔다.

다이 교수의 접근방식은 세 가지 이점을 제공한다. 첫째, 하수(下水)에서 미세플라스틱을 직접 제거한다. 둘째, 조류가 질소와 인과 같은 과잉의 영양분을 동시에 흡수하여 하수를 정화하고, 유해 조류 번식을 줄이는 데 도움을 준다. 셋째, 포집된 플라스틱을 포함한 수집된 바이오매스는 바이오플라스틱 필름과 같은 복합소재로 가공되어 순환경제를 뒷받침할 수 있다.

다이 교수는 '쇼 미 미주(Show Me Mizzou)' 보도자료를 통해 “미세플라스틱을 제거하고, 폐수를 정화하며, 최종적으로 제거된 미세플라스틱을 활용해 유용한 바이오플라스틱 제품을 생산함으로써 하나의 접근방식으로 세 가지 문제를 해결할 수 있다.”고 말했다. “우리 연구는 아직 초기 단계이지만, 궁극적인 목표는 이 새로운 공정을 기존 폐수처리시설에 통합하여 도시들이 더 효과적으로 물을 정화하고 오염을 줄이는 동시에 유용한 제품을 생산할 수 있도록 하는 것이다.”

우연한 과학적 발견

이 발견 자체는 우연의 산물이었다. 다이 교수의 연구실은 원래 항공용 바이오연료를 생산하기 위해 이 조류를 유전자 조작했다. 실험 과정에서 연구진은 조류가 플라스틱 입자를 응집시키는 예상치 못한 경향을 관찰했고, 이는 잠재적으로 광범위한 환경적 파급효과를 가져올 수 있는 연구 방향 전환으로 이어졌다.

연구팀은 현재 '슈렉(Shrek)'이라는 별명을 가진 100리터(26.4갤런) 시스템을 포함한 대형 생물반응기를 활용해 이 기술을 확대 적용하기 위해 노력하고 있다. 이러한 시스템은 제어된 조건하에서 조류를 배양하며, 이 공정을 기존 하수처리 인프라에 통합하는 것을 목표로 한다.

전문가들은 확장성이 핵심이 될 것이라고 말한다. 실험실 결과는 유망하지만, 이 기술을 도시 하수처리시스템 전반에 도입하려면 추가적인 테스트, 규제 당국의 승인, 그리고 비용 분석이 필요할 것이다. 그럼에도 초기 징후는 이 기술이 현재의 여과방식을 보완하거나 개선할 수 있음을 시사한다.

추가 보도에 따르면, 미세플라스틱 오염은 생태계 및 인간 건강 문제와 점점 더 밀접한 관련성을 보여주고 있으며, 이 연구가 광범위한 중요성을 띨 수 있다는 점이 강조되고 있다.

성공적으로 규모를 확대할 경우 미주리 연구팀의 혁신은 지역사회가 현대 오염의 가장 고질적인 형태 중 하나를 해결하는 방식에 전환점을 마련할 수 있을 것이다. 또 미세한 폐기물을 관리 가능하고 심지어 재사용 가능한 물질로 변환하는 계기가 될 수도 있을 것이다.