바다 위 날며 '미세 플라스틱' 수거하는 수상 드론 나왔다

KIST 극한소재연구센터

물에 떠 있는 미세 플라스틱을 수상 드론으로 잡는 기술이 국내에서 나왔다. /사진=KIST

물에 떠 있는 미세 플라스틱을 수상 드론으로 잡는 기술이 국내에서 처음으로 나왔다.

KIST(한국과학기술연구원)는 김성진 극한소재연구센터 선임연구원·문명운 책임연구원 연구팀이 물의 표면장력을 활용한 친수성 톱니 구조의 수상 드론 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'에 지난 5일 실렸다.

미세플라스틱은 5밀리미터(㎜) 이하의 아주 작은 플라스틱 조각을 말한다. 보통 커다란 플라스틱 제품이 조각나거나 마모되면서 생긴다. 최근 바다, 호수는 물론 생수병에서도 미세 플라스틱이 검출되면서 이를 처리하기 위한 필터링 기술이 개발됐지만, 미세 플라스틱의 모양과 크기가 다양한 탓에 효과적으로 걸러내기 어려웠다. 무엇보다 필터를 바다와 호수 같은 열린 공간에서 사용하기 어렵다는 한계가 있었다.

다양한 유형의 미세플라스틱을 회수할 수 있는 톱니 드럼 프로토타입 /사진=KIST

연구팀이 개발한 미세플라스틱 수거 수상 드론의 핵심은 '친수성 톱니 구조'다. 친수성은 물 분자와 쉽게 결합하는 성질을 말한다. 친수성인 톱니 구조가 물과 만나면 톱니 구조에 물막(워터 브릿지·Watr bridge)이 형성된다. 이 물막은 액체의 표면이 팽팽하게 잡아당겨진 상태인 표면장력을 극대화한다. 이렇게 극대화된 표면장력에 의해 미세 플라스틱이 톱니 표면에 붙는다.

연구팀은 이를 활용해 최소 1마이크로미터(㎛)에서 최대 4㎜ 크기까지 다양한 크기와 밀도의 미세 플라스틱을 걸러낼 수 있을 것으로 봤다.

실제로 톱니 구조를 실험용 수상 로봇에 탑재했더니, 로봇이 50㎛부터 5㎜까지의 미세 플라스틱을 수면에서 회수했다. 연구팀은 "회수 효율은 80% 이상"이라고 설명했다. 또 "바닷물에서 일주일 이상 연속적으로 작동할 수 있으며 바닷속에 존재하는 미생물이나 기름 등 불순물이 혼재된 상황에서도 회수 성능엔 영향을 주지 않는다"고 했다.

문 책임연구원은 "이번 기술은 양식장 수처리 필터와 같은 고정형 시스템에도 적용할 수 있다"며 "가정용 수처리 필터 장치까지 확장해 개인이 일상에서 사용할 수 있는 형태로도 개발할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받은 KIST 주요 사업 및 해양경찰청사업으로 수행됐다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr

ⓒ 머니투데이 & mt.co.kr, 무단 전재 및 재배포 금지