남극에 상주하는 여러 과학기지 근처 해역에서 5 mm 이하의 크기를 가지는 미세플라스틱이 다량 발견되고 있으며, 그에 따라 과학기지에서 방출하는 방류수가 미세플라스틱의 지역 소스로 여겨지고 있다. 현재는 미세플라스틱의 오염 수준을 이해하는 정도에서 그쳤으며, 미세플라스틱의 물리적인 운송 메커니즘을 이해하고자 하는 시도는 상대적으로 부족한 실정이다. 남극 세종과학기지 근처에서도 미세플라스틱이 발견됨에 따라 본 연구에서는 과학기지 인근인 마리안 소만(Marian Cove)에서의 미세플라스틱 운송 메커니즘을 확인하고자 한다. 연구 대상 지역에서 미세플라스틱의 체류 시간은 짧기 때문에, 미세플라스틱에 생물오손 또는 풍화작용이 일어나기에는 충분하지 않은 시간이다. 따라서, 마리안 소만에서 발견된 미세플라스틱에 대해 연직 속도에 따라 확실히 가라앉는 그룹과 확실히 떠오르는 그룹으로 나누어 입자의 이송 메커니즘을 파악하였다. 해수 유동 모델과 파랑 모델을 결합하여 마리안 소만의 해수 흐름을 재현하였으며, 과학기지 방류 구 위치에서 방출된 미세플라스틱의 이송 경로는 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용하였다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 궤적을 설명하기 위해 입자의 이송에 영향을 주는 힘을 결정할 수 있는 무차원 수 HK angle을 제안하였으며, 이를 이용하여 마리안 소만에서의 미세플라스틱 이송을 설명하였다. 대상 해역 내에서 확실히 떠오르는 그룹은 표층 흐름을 따라 해안선에 도달하였으며, 확실히 가라앉는 그룹은 방출 직후 빠르게 가라 앉으며 방출 위치 근처인 해저에 집적되었다. HK angle에 따르면, 마리안 소만의 연직 흐름이 강할 경우에는 미세플라스틱의 특성에 관계없이 해수 흐름을 따라 이송됨을 확인하였다. 더 나아가, 조석에 따라 미세플라스틱의 방출 시간을 달리하고, 방출 위치를 달리하여 모의함으로써 마리안 소만과 같이 작은 만에서 미세플라스틱 오염도를 줄이기 위한 적절한 방류수 방출 시간 및 위치를 제안하였다.
원자력 시설의 해체 시 발생되는 다양한 종류의 폐기물 중에서 배관류를 재활용하거나 처분하기 위해서는 배관 내부의 정확한 방사선학적인 오염 특성의 평가가 선행되어야 한다. 그러나 기존의 측정법인 survey-meter를 이용한 오염도의 직접 측정은 배관 내부와 같은 국소지역의 오염 특성을 정확하게 평가할 수 없으며, 간접법을 이용한 표면오염도 측정의 경우도 시료채취의 어려움뿐만 아니라 시료채취 시 작업자의 오염 가능성이 있기 때문에 적용성에 많은 문제점이 있다. 본 연구에서는 Monte Carlo 모사기법을 이용해 직경이 작은 배관 내부의 베타선 오염도를 측정하기 위하여 플라스틱 섬광체를 모사하였으며, 모사 결과에서 베타선 에너지를 효율적으로 측정할 수 있는 최적의 플라스틱 섬광체 두께 및 형상을 도출할 수 있었다. 이 전사모사 결과를 바탕으로 섬광체의 가공 및 배관 내부에서의 검출기 이송 문제를 고려해 검출기를 제작하였으며 그 특성을 평가하였다. 그 결과 배관 내부의 오염도 측정에 적합한 검출기 성능을 확인하였고, 파이프 내부처럼 국소 지역의 방사선학적 오염 특성 평가를 위한 검출기 개발 가능성을 확인하였다.
플라스틱은 가볍고 물성이 뛰어나며 가공이 용이하면서도 낮은 가격 때문에 우리의 실생활에서 매일 사용되고 있다. 동시에 썩지 않는 특성 탓에 폐플라스틱에 의한 환경오염의 문제가 심해짐에 따라 전 세계적으로 일회용 포장재 및 용기에 사용되는 플라스틱의 사용을 금지하는 규제 및 폐플라스틱을 재활용하려는 시도가 늘어나고 있다. 하지만 인류가 지난 수십 년간 생산한 플라스틱은 약 83억 톤이지만 이중 약 10%정도만 재활용 되었을 정도로 폐플라스틱의 재활용 비율은 미비하다. 특히, 최근 코로나 팬데믹으로 인해 택배 및 배달음식 주문량이 늘어남에 따라 플라스틱의 사용량이 급증하여 폐플라스틱의 재활용 필요성은 더욱더 커지고 있다. 본 기고문에서는 불균일 촉매를 이용한 수소첨가 폐플라스틱의 분해에 관한 최신 연구동향을 다루고자 한다. 안정적이고 반응성 및 선택성이 뛰어난 촉매 개발은 폐플라스틱의 효과적인 분해를 위해서 매우 중요하다.
이 연구의 목적은 초등학교 예비교사들을 대상으로 미세플라스틱 배출원에 대한 인식을 조사하는 것이다. 연구 참여자는 학부 남학생 75명과 여학생 91명이었다. 미세플라스틱 배출원에 관한 선행연구들을 참조하여 15문항으로 구성된 설문지를 개발한 후, 전문가 검토 및 예비연구를 통해 수정하였다. 설문 결과, 응답자의 80% 이상이 이전에 뉴스, 인터넷, TV 등을 통해 미세플라스틱에 대해 들어본 경험이 있다고 하였다. 그러나 실험복, 물티슈, 황사용마스크, 종이컵 등이 미세플라스틱 원인물질로 제조된 것을 인지하지 못하는 경향이 있었다. 미세플라스틱 오염이 예상되는 상황을 묻는 설문에서도 '달리는 자동차의 타이어가 마모된다'와 '바닥에 붙어있는 껌이 작아진다'에 대한 선택 빈도가 상대적으로 낮았다. 이러한 결과는 상당수 예비교사들이 합성섬유나 합성고무가 미세플라스틱의 배출원임을 인지하지 못한다는 것을 보여준다. 미세플라스틱 문제에 대한 태도에서는 성별 차이가 나타났다. 즉, 여 예비교사들은 관련 문제에 더 관심을 보이고, 해결에 대한 참여 의지를 더 보이며, 미세플라스틱 관련 교육의 필요성을 더욱 절감하였다. 향후 과학교육을 위한 함의를 논의하였다.
미세플라스틱은 입자크기가 5 mm 이하인 플라스틱으로 정의되며, 수계로 유입된 미세플라스틱은 내분비계 교란물질로 작용하여 생태계에 환경독성을 유발하고 오염물질을 흡착·운반할 수 있는 독성 물질의 매개체로서 미세플라스틱의 위해성에 대한 우려가 증가하고 있다. 본 연구는 수용액에서 다양한 미세플라스틱의 납(Pb) 흡착특성을 평가하고 미세플라스틱의 비표면적에 따른 흡착 효과를 비교하고자 하였다. 플라스틱 종류 중 HDPE (High-density Polyethylene)와 PVC (Polyvinyl Chloride)를 각각 세 가지 크기(Group 1: 2.5 mm - 1.0 mm, Group 2: 1.0 mm - 0.3 mm, Group 3: < 0.3 mm)로 제조하여 분류하였으며, 미세플라스틱 입자크기의 비표면적은 BET(Brunauer, Emmett, Teller)분석을 통하여 측정하였다. 담수환경 조성을 위해 pH 7로 조절한 Pb 용액의 농도(0, 0.5, 1, 5, 10, 30 mg/L)별 흡착실험을 수행하였으며 실험결과를 3가지 흡착등온식(Langmuir, Freundlich, Sips 모델)을 사용하여 미세플라스틱에서 Pb 흡착 거동을 나타내었다. BET 분석 측정결과, PVC의 경우 Group 3 > Group 2 > Group 1 순으로 PVC의 입자크기가 작을수록 비표면적이 크게 나타났으며, HDPE 비표면적 또한 비슷한 경향을 보였다. HDPE와 PVC에서 Pb의 흡착은 Langmuir 모델(R2 > 0.97)과 Freundlich 모델(R2 > 0.82)보다 Sips 모델(R2 > 0.98)이 흡착 거동을 설명하기에 가장 적합하였다. 최대흡착능(Qm) 상수는 입자크기가 작아질수록 흡착능이 높아지는 추세를 보였으며, 흡착세기(KF)와 흡착강도(n-1)는 각 플라스틱의 Group 3(HDPE KF = 0.028, PVC KF = 0.032; HDPE n-1 = 0.225, PVC n-1 = 0.547)에서 가장 높게 나타났다. 본 연구를 통해 HDPE와 PVC에서 Pb의 흡착특성은 Sips모델로 설명이 가능했으며, 이에 따라 Pb 흡착과정에 복수의 흡착메커니즘이 작용하고 있음을 유추해볼 수 있었다. 미세플라스틱의 입자크기와 비표면적이 Pb 흡착량에 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 미세플라스틱이 중금속을 흡착하여 생물체 내로 전이시킬 수 있는 매개체 역할의 가능성을 확인하였다.
식품중에 오염된 Listeria monocytogenes의 열감수성에 미치는 각종 첨가물의 영향과 식품의 처리 가공시에 수반되는 조리기구 수세나 염소, 자외선, 열탕 등 각종 소독처리의 효율성을 확인하였다. 키토산, 솔빈산칼륨 둥은 시험균주 L. monocytogenes H-12의 열 감수성 증대에 유의할 만한 영향을 미치지 못하였으나, 명태 연육에 중합인산염을 $1{\%}$ 첨가할 경우 시험균주의 열감수성은 뚜렷히 증가되었다. 시험균주 L. monocytogenes H-12가 $약 10^4{\~}10^5/cm^2$ 되도록 오염시킨 나무, 플라스틱, 스테인레스 재질의 도마를 흐르는 수도수로 세척하였을 때 스테인레스 도마나 플라스틱 도마의 경우 각각 10초 및 1분 후에는 균이 검출되지 않았으나, 나무 도마에서는 거의 제균효과가 없었다. 스테인레스 및 플라스틱 재질의 도마를 $5{\~}50 ppm$의 염소용액에 10초간 침지하고 수세할 경우 오염균의 제거가 가능하였으나, 나무 도마의 경우 100ppm 염소용액으로 처리하여도 균 수의 감소는 거의 없었다. 15W의 자외선을 30cm 거리에서 시험균주로 오염된 각 재질의 도마에 조사할 경우 스테인레스 및 플라스틱 도마의 경우 5분간 조사 후에는 균이 검출되지 않았으나, 나무 도마에서는 60분 처리 후에도 균이 검출되었다. 각종재질의 조리용 도마에 오염된 시험균주 L. monocytogenes H-12의 열탕처리에 의한 제균조건은 $70^{\circ}C$, 10초 이상으로 확인되었다.
항로표지 기반 정보의 디지털화 및 표준화를 위해 개발 중인 스마트 항로표지는 단순한 항로표지 및 수집 하드웨어가 아닌 해양정보 플랫폼의 개념으로, 해양에서 분석하고 싶은 정보가 있을 경우 스마트 항로표지에 센서 등을 설치하여 정보를 분석할 수 있다. 이에 항로표지를 이용하여 방사능, 미세플라스틱 및 해양부착생물에 관련된 정보를 생성하여 일반사용자, 기관 및 연구자에게 제공함으로써 일본 오염수 해양 방출, 플라스틱 사용의 증가로 인해 발생하는 미세플라스틱 및 지구온난화 등의 기후변화로 인한 해양 생태계 및 환경의 변화에 대응하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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