여름 강·호수를 덮는 녹조가 플라스틱을 더 쉽게 부서지게 해 '미세플라스틱' 발생을 앞당길 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 한국과학기술원(KAIST·총장 배충식) 연구진이 이룬 성과다.
KAIST는 명재욱 건설 및 환경공학과 교수팀이 생태계 모사 실험을 통해, 녹조현상이 대표적인 플라스틱인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 필름 표면의 미생물 생태계를 변화시키고, 초기 풍화를 촉진함을 규명했다고 29일 밝혔다. 플라스틱 오염, 녹조를 일으키는 부영양화가 서로 영향을 주고받으며 새로운 생태학적 변화를 유도할 수 있음을 보인 것이다.
연구팀은 햇빛 양과 영양분 농도를 조절해 인위적으로 녹조를 유도한 미니 생태계를 구축했다. 이후 6주 동안 플라스틱 표면에 형성되는 미생물막과 미생물 군집, 유전자 변화를 정밀 분석했다.
분석 결과, 족조가 발생하는 부영양화 환경에서는 남세균(대표적인 광합성 세균)과 다양한 일반 세균이 함께 늘어나면서 플라스틱 표면에 더욱 두꺼운 바이오필름(미생물막)을 형성했다. '세포외고분자물질'을 생성하는 미생물도 크게 증가했다. 세포외고분자물질은 미생물 간 결합을 돕고, 플라스틱 표면에도 잘 달라붙도록 돕는다.
이같은 플라스틱 표면 미생물 생태계 변화는 플라스틱 초기 풍화, 즉 표면이 산화되고 미세한 균열이 생기는 과정을 가속화한다. 연구팀은 관련 효소를 만드는 유전자를 가진 미생물이 부영양화 환경에서 더 많이 증가한 것도 확인했다.
적외선 분광기(FTIR)·주사전자현미경(SEM) 분석 결과에서는 부영양화 환경의 플라스틱 표면에서 산화 흔적(카보닐기·하이드록실기), 미세한 균열도 더 많이 발견됐다. 플라스틱이 더 쉽게 부서질 수 있는 상태로의 변화다. 연구팀은 특정 미생물 한 종이 아니라 광합성 세균과 일반 세균이 함께 이루는 미생물 생태계가 이런 변화를 이끈 것으로 분석했다.
명재욱 교수는 “기후변화로 녹조가 더욱 빈번해지는 만큼 수질 관리와 폐플라스틱 관리를 함께 고려하는 통합적인 환경관리 전략 수립에 중요한 근거가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 김영주 건설 및 환경공학과 박사과정생이 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 '워터 리서치'에 5월 25일자 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
