Since the discovery of the first artificial synthetic plastic, bakelite, polymer materials have been recognized as one of the most innovative fields of research. The plastic debris that is being piled up on the earth (called abandoned plastic litters) is now being observed everywhere on Earth, becoming an increasingly serious environmental threat. The term 'microplastics', created in 2004, now refers to plastic particles that are smaller than 5 mm, including all nano-sized plastic particles. However, there is no legal regulation, and there is still a lack of comprehensive definitions that practically include microplastic size standards. In this study, we will refer to "microplastics" as the English name, and look at how to identify these microplastics and propose new definitions that focus on their size. This study is expected to contribute to the domestic consensus on scientific definitions of microplastics.
최근 폐플라스틱의 사용량 증가와 미세플라스틱으로 인한 해양 오염 및 생태계 축적 등의 부정적인 영향으로 인해 플라스틱 업사이클링(upcycling) 및 리파이너리(refinery) 기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 화학적 재활용 방법 중의 하나로, 폐플라스틱의 열분해를 통해서 재생 연료 및 화학물질을 생산하는 연구는 90년도에 활발히 진행된 바 있고, 최근의 환경오염에 대한 대응으로서 다시 많은 관심을 받고 있다. 폐플라스틱을 효율적으로 분해하기 위해서는 촉매를 사용하여 분해 속도를 제어해 주어야 하며, 사용된 촉매의 특성에 따라 최종 생성물의 성상이 크게 달라진다. 본 기고문에서는 폐플라스틱의 촉매 열분해를 통해 가솔린, 디젤유 및 항공유와 같은 수송용 연료, 발전용 연료 혹은 방향족 화학 물질을 생산하는 기술들의 최신 연구 동향을 다루고 향후 전망에 대해 기술하고자 한다. 아울러 최근 몇 년간 많은 연구가 있었던 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합열분해를 통한 하이브리드 촉매 공동 열분해 기술에 대해서도 다루고자 한다.
난류 수체에서 관성입자의 침강속도는 정지 수체에서보다 빠르고, 그 침강속도의 증가비율은 입자의 관성력과 난류의 길이 스케일에 큰 영향을 받는다고 알려져 있다(Wang and Maxey, 1993; Yang and Shy, 2003; Wang et al., 2018). 본 연구에서는 개수로 흐름에서 난류의 영향을 받는 관성입자의 침강속도를 측정하고, 정지 상태의 침강속도에 대한 침강속도의 증가비율과 난류 인자의연관성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 관성입자는 비중 1.35, 직경 300 ㎛에서 2000 ㎛까지의 구형 플라스틱(PE; polyethylene) 입자이며, 해당 입자들의 침강속도는 PTV(particle tracking velocimetry) 방식을 통해 측정하였다. 그리고 PIV(particle image velocimetry) 기법을 통해, 개수로 흐름의 난류 에너지 소산율(energy dissipation rate, ϵ)과 그에 따른 Kolomogorov 길이 스케일을 측정하였다. 실험 결과, 모든 직경 조건에서 플라스틱 입자는 난류 흐름에서의 침강속도가 정지 수체에서의 침강속도보다 빠름을 보였으며, 그 비율은 입자 직경이 난류의 길이 스케일과 유사하거나 작아질 때 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 유체 내에서의 관성입자의 거동에 대한 이론식과 비교하여 관성입자의 침강에 미치는 여러 힘들의 상대적 관계를 파악하였다. 본 연구의 결과는 자연 수체에서 미세플라스틱의 거동을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
상업에서 사용되는 일회용 컵은 환경으로 유입되어 파편화되어 미세플라스틱 (MP)이 될 수 있다. 또한 MP는 수생 생물에게 섭식 될 수 있으며, 다양한 부작용을 미칠 수 있다. 본 연구는 일회용 컵에서 유래된 MP 조각이 물벼룩에게 미치는 급성 및 만성 독성을 평가했다. MP 조각은 33.18 ±7.76 ㎛ 크기의 PET (Polyethylene terephthalate) MP 조각으로 확인되었으며, 3종류의 첨가제 (1- Propanone. 1-phenyl-3-[2-(phenylmethoxy)phenyl]-, p-Xylene and ethylbenzene)가 함유되어 있는 것을 확인하였다. 48시간 급성 독성은 최고 농도의 PET MP (200 mg L-1)에 노출된 물벼룩에서 20%의 유영저해 및 사망을 발견하였다. 21일 만성 독성은 5 mg L-1의 PET MP 조각에 노출된 D. magna에서 대조군과 비교하여 줄어든 생존율 (31%)과 번식 (52%)을 보여주었다. 더욱이 PET MP는 태어난 개체의 발달 이상을 (3.5%) 대조군 (0.3%)과 비교하여 유의하게 (p < 0.05) 증가시켰다. 이러한 결과는 MP 조각의 섭취에 의한 장 막힘과 더 긴 체류 시간 때문일 수 있다. 본 연구의 결과는 일회용 컵 (PET 폴리머)이 작은 크기의 MP 조각으로 단편화되면 수생 생물에 심각한 생태학적 위험을 제기할 수 있음을 시사하고 있다. 또한 MP 독성 및 첨가제에 대한 근본적인 독성 메커니즘을 확인하기 위해 추가 연구가 수행되어야 한다.
오일 피크, 기후변화 그리고 미세 플라스틱과 관련된 석유합성 플라스틱의 생산과 사용은, 지속 가능한 인류 생활을 위협하는 범세계적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 생분해성 친환경 바이오플라스틱 소재가 대안이 되고 있으며, 그중 주목받고 있는 소재 중 하나는 polyhydroxyalkanoates (PHA) 생분해성 바이오플라스틱이다. 본 총설은 PHA 생산공정에 이용될 수 있는 해양 미생물의 산업적 활용 이점과 현재까지 밝혀진 해양미생물의 생산성을 비교하고, 이들이 산업에서 활용되기 위해 필요한 연구개발 현황에 대해 조사하였다. 조사 결과 해양미생물로부터 생산된 PHA는 석유합성 플라스틱이 보유한 다양한 물리적 특성을 띄는 중합체 소재로의 대체 가능성과, 배지 제조 시 해수를 사용할 수 있는 장점, 특별한 멸균 과정이 필요치 않은 장점, 그리고 분리 정제 과정 등에서 비용 절감의 장점을 제공할 수 있음을 확인하였다. 하지만 해양미생물의 PHA 생산성은 육상에서 분리된 상용화 균주에 비해 다소 떨어지는 효율을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 선진 omics 기반 합성 미생물학 기반 기술을 활용하여, 고밀도 연속배양기술 개발, PHA 효율 증진 및 다양한 시장 요구에 필요한 생분해성 플라스틱 소재 개발이 미래 플라스틱 대체 소재 개발에 필요한 연구임을 확인하였다.
열가소성 폴리우레탄(PU)은 우수한 탄성을 갖는 유용한 고분자중의 하나로 섬유나 플라스틱에 널리 사용되고 있다. PU는 상온보다 높은 유리전이 온도(T$_{g}$)를 갖는 유리상의 hard segment와 상온보다 낮은 유리전이 온도(T$_{g}$)를 갖는 고무상의 soft segment로 구성되어 있으며 열역학적으론 비상용성으로 인하여 미세 상분리 구조를 가지게 되어 고무보다 높은 탄성률과 우수한 인장 회복거동을 갖게 된다[1-3]. (중략)
현대에 들어와 석유화학, 제약, 플라스틱 공업 등의 발달에 의해 분진의 기능이 활성화되었다. 그에 따라, 분진의 정전기 대전 현상으로 장·재해도 증가하고 있는 추세에 있다 공기 압력을 이용한 분체 도장의 경우는 물론이고, 일정구간으로 분진을 이송, 저장할 경우, 분진 입자는 배관 또는 입자 상호간 마찰, 충돌 등으로 전하의 이동 현상을 일으켜 대전된다[1]. 게다가, 단면적이 작은 개구부, 배관의 균열 등에 의해 일시적으로 외부로 분출되어질 때 대전량은 급상승하게 된다[2].(중략)
근래에 일본을 비롯하여 한국과 대만 등 아시아 여러나라에서 광학소자의 플라스틱화로 흐름이 급속히 진행되고 있는 가운데 광학소자에 생기는 성형불량을 예측하는 기술에 관심이 모아지고 있다. 도레이 주식회사에서는 3차원 유한요소 모델용 시스템을 세계에서 처음 실용화에 성공한 바 있으며, 본 고에서는 이 기술에 대해 소개하고자 한다. 광학소자에 관한 CAE 해석의 역사는 아직 시작단계지만 요구 정밀도는 상당히 높기 때문에 끊임없이 해석기술의 정밀도화에 노력하고 있다. 또 미세 V(브이)홈에 있어서 전사성 평가에 대해서도 요구가 높기 때문에 예측 기술의 확립을 도모하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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