수중 마이크로 로봇 개발..."미세 플라스틱·박테리아 제거"

ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ미세 플라스틱(Microplastics)은 이름 그대로 '미세한 플라스틱 입자'다. 도시의 공기·바다·극지 빙원까지 모든 곳에 있으며, 플라스틱 제품을 비롯해 치약·화장품· 의류 등에도 존재한다. 

특히, 바다나 식수가 미세플라스틱과 병원균 양쪽에 오염되면 정화과정이 복잡해 생태계 및 공중보건에 심각한 위협이 된다. 

체코 중앙유럽공과대 연구팀이 수중 미세 플라스틱과 박테리아를 포획해 한꺼번에 회수하는 마이크로 로봇을 개발했다.

이번 연구 결과는 미국 독성학전문학술지 'ACS Publications'에 게재됐다. 

연구팀이 개발한 마이크로 로봇이 오염된 물을 정화하는 모습을 담은 영상이다.  

이 마이크로 로봇은 자성 미립자인 다이나비즈(Dynabeads))에 고분자 폴리머 사슬을 단 형태로, 입자 하나의 크기는 직경 2.8마이크로미터(㎛)다.

회전자기장을 받으면 모여 클러스터를 형성하고 판 형태로 변해 효율적으로 미세 플라스틱과 박테리아 등 오염물질을 수집한다. 

아래가 자기장에서 회전하는 마이크로 로봇 집합체로, 오염물질 입자가 접근하자 흡입해 포획하는 모습이다.

성능 확인을 위해 연구팀은 수조에 지름 1㎛의 형광 폴리에틸렌 입자와 배양한 녹농균을 넣어 미세 플라스틱과 박테리아로 오염된 물을 재현했다. 녹농균은 폐렴 등 감염병 원인으로, 소독약 및 항생물질에 대한 강력한 내성이 있어 약품 등으로 제거가 어려운 것으로 알려져 있다. 

연구팀은 미세 플라스틱과 박테리아가 담긴 수조에 마이크로 로봇을 투입해 10초마다 회전자기장을 켜고 끄며 30분간 실험을 진행했다.  

그 결과, 미세 플라스틱과 박테리아 모두 마이크로 로봇 표면에 단단히 흡착되었고, 30분 후에는 형광 폴리에틸렌 입자가 물속에서 거의 없어진 것을 확인했다. 또 실험에서 가장 고농도인 물 1mL당 7.5mg의 농도에서 마이크로 로봇을 투입하자 물속 녹농균을 80% 정도 포획 가능했다. 

마이크로 로봇은 오염물질 포획이 끝나면 자석을 이용해 물속에서 회수할 수 있고, 초음파와 자외선 세척 및 살균을 통해 반복 사용이 가능하다.

연구팀은 "이동하는 마이크로 로봇 집합체는 수중을 떠다니는 박테리아와 미세플라스틱을 신속하게 포획해 물속 환경을 정화할 수 있다. 기존 방법과 달리 회수한 후 효율적으로 재사용할 수 있다"고 밝혔다.