[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 매년 여름 수계 환경에서 발생하는 녹조현상이 플라스틱 표면의 미생물 생태계를 변화시켜 미세플라스틱으로의 풍화 및 파쇄를 촉진한다는 사실을 최초로 규명했다.
한국과학기술원(KAIST)은 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 생태계 모사 실험을 통해 녹조현상이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 필름 표면의 미생물 생태계를 변화시키고 초기 풍화를 가속화한다는 메커니즘을 규명했다고 29일 밝혔다.
강이나 호수에 유입된 플라스틱 표면에는 미생물 군집인 '플라스티스피어'가 형성된다.
연구팀이 갑천 변 수질 오염 현장에서 아이디어를 얻어 홍콩과학기술대(HKUST)와 공동 연구로 추진된 이번 연구는 녹조를 유도한 미세 생태계를 구축해 6주간 분석하는 방식으로 진행됐다.
분석 결과 영양염류가 과도한 부영양화 환경에서는 남세균과 일반 세균이 증식하며 플라스틱 표면에 두꺼운 바이오필름을 형성했다.
특히 미생물 간 부착을 돕는 세포외고분자물질 생성 미생물과 알케인 하이드록실레이스, 구리 산화효소, 에스터레이스 등 플라스틱 분해 효소 유전자를 보유한 미생물이 선택적으로 크게 증가했다.
적외선 분광기(FT-IR) 및 주사전자현미경(SEM) 측정 결과, 부영양화 조건의 플라스틱 표면에서는 산화 흔적인 카보닐기와 하이드록실기가 늘어났으며 잔금 형태의 미세 균열이 다수 관찰됐다.
명재욱 교수는 "이번 연구는 플라스틱 오염과 녹조를 각각의 문제가 아니라 서로 영향을 주고받는 하나의 환경 문제로 바라봤다는 점에서 의미가 크다”며 "기후변화로 녹조가 더욱 빈번해지는 만큼 수질 관리와 폐플라스틱 관리를 함께 고려하는 통합적인 환경관리 전략 수립에 중요한 근거가 될 것으로 기대한다”고 설명했다.
한편 연구팀은 메타게놈 분석을 위한 DNA 시료 확보 및 조류·빛 조건 최적화 등 기술적 난제를 극복하며 이번 성과를 도출했다.
이번 연구는 기초 단계이나, 광합성 세균과 미생물 바이오필름을 생물학적 촉매로 활용해 고분자 분해 효율을 높이는 바이오리액터 개발이나 친환경 소재 설계 등 환경공학 분야로의 확장 가능성을 보였다는 평가다.
연구팀은 향후 실제 현장 적용 검증과 미생물 생태계 형성 요인의 정밀 규명을 추진할 계획이다.
