[미국] 톨레로대, 조류 대번성 막은 '살조제 자동 부표' 개발

'설치 후 무작위' 시스템, 수주~수개월간 신선하게 조리법 출시…

PVC 파이프로 소·중·대형 부표 제작…이드로겔 디스크로 살조제 속도조절

『ACS ES&T Water』에 연구 결과 게재… 향후 부표 표면 통증 연구 필요

미국 톨레도대학교(University of Toledo)는 조류 대번성 발생 지점에 부표를 설치해 자동으로 살조제를 포기하는 '설치 후 제거(set it and 잊어버리기)' 시스템을 개발했다. [사진출처(사진 출처) = Unsplash]

조류 대번성(Algae Bloom)은 원인이 남세균(Cyanobacteria)일 경우 사람과 모두가 동물에게 있기를 바라는 것을 가질 수 있습니다. 미국 톨레도대학교(University of Toledo)는 조류 대번성 발생 지점에 부표를 설치해 자동으로 살조제를 포기하는 '설치 후 제거(set it and 잊어버리기)' 시스템을 개발했다. 실험 결과, 이 부표는 매치는 재살포 없이도 거의 모든 남세균을 제거하는 효과를 보였으며, 연구 성과는 미국 화학 회의 환경 분야 학술지인 『ACS ES&T Water』에 게재되었습니다.

조류 대번받이를 처리하는 등의 것에 추가로 여분의 영양을 공급할 때 들이기 쉬우므로 발생합니다. 실제로 2014년 오하이오주 톨레도에서도 이리호에서는 로그조 현상이 발생해 보고만 이름이 식수를 할 수 없을 바 있습니다. 

이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 녹조 현상이 시작되기 전에 차단할 수 있는 살조제 처리 시스템 개발에 착수했다. 톨레도대 서영우(Youngwoo Seo) 교수와 야코프 라피츠키(Yakov Lapitsky) 교수를 비롯해 움베르토 코버(Umberto Kober) 및 하니에 바리크빈(Hanieh Barikbin) 연구원 등을 포함한 연구팀은 수주에서 수개월에 걸쳐 살조제를 꾸준히 방출하는 시스템을 설계했으며, 이는 기존처럼 자주 재투여해야 하는 방식보다 비용이 적게 들고 효율적이다.

연구팀은 PVC 파이프를 이용해 소형·중형·대형 부표(왼쪽부터)를 제작해 각각 T자형 또는 십자형으로 구성했다. [사진출처(Photo Source) = ACS ES&T Water 2026, DOI: 10.1021/acsestwater.5c01257]

연구팀은 PVC 파이프를 이용해 소형·중형·대형 부표를 제작해 각각 T자형 또는 십자형으로 구성했다. 파이프 끝에는 하이드로겔 디스크를 삽입해 액체 살조제가 주변 물로 확산되도록 속도를 조절했다. 이후 부표 내부를 과산화수소 기반의 상업용 살조제로 채워 물에 띄우면, 살조제가 하이드로겔 디스크를 통해 서서히 방출되도록 설계했다. 또한 살조제가 모두 소진되면 부표가 옆으로 기울어지도록 만들어 시각적으로 보충 시점을 알 수 있게 했다.

성능 시험에서는 작은 부표에 살조제를 채워 이리호에서 채수한 남세균이 포함된 1리터의 물이 담긴 비커에 넣고 2주 동안 관찰했다. 매일 일부 물을 새로운 호수 물로 교체해 부표가 지속적으로 신선한 남세균에 노출되도록 했다. 이를 통해 연구팀은 부표가 초기에만 효과를 내는 것이 아니라 장기간 제거 효과를 제공하는지 평가할 수 있었다. 그 결과, 남조류는 일주일 내에 거의 완전히 제거됐고, 다른 미생물들은 대부분 영향을 받지 않았다. 연구팀은 이 부표가 최소 4회 연속, 각 35일  동안 안정적으로 살조게를 방출할 수 있을 것으로 추정했다.

연구팀은 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 특히, 부표 표면에 미생물이 증식하는 것을 방지하는 개선이 요구된다. 그럼에도 불구하고 이번 연구는 지속적이고 표적화된 살조제 처리의 난제를 극복했다는 점에서 의미가 크다.

라피츠키 교수는 "대규모 적용이 가능하다면, 노동 집약적인 반복 살조제 살포 없이도 유해 조류 대번성을 조기에 억제할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 미국 육군 공병대(U.S. Army Corps of Engineers)의 지원을 받았으며, 실험에 사용된 살조제는 세프로(SePRO)사에서 제공받았다. 또한 저자 야코프 라피츠키 교수, 움베르토 코버 연구원, 서영우 교수는 이번 연구와 관련해 특허를 출원했다.

[원문보기]

Stopping algae blooms with bacteria-busting buoys

"Algaecide-Releasing Buoys for Sustained Harmful Algal Bloom Control” 

 

Algae blooms make a pond’s surface shine in mesmerizing green hues. But if the microorganisms responsible are cyanobacteria, they can also release toxins that harm humans and wildlife alike. So, a team reporting in ACS ES&T Water has designed a “set it and forget it” system for distributing algaecide using specialized buoys tethered at the site of a bloom. In tests, the buoys removed nearly all cyanobacteria without the need for frequent reapplication.

Algae blooms occur when extra nutrients in the water — likely from fertilizer runoff — cause tiny microorganisms like algae and cyanobacteria to proliferate. In 2014, one such algae bloom in Lake Erie near Toledo, Ohio, rendered drinking water unsafe for hundreds of thousands of residents. And now, a team of researchers from the University of Toledo are looking to create an algaecide treatment system that puts a stop to a bloom before it has even started. The team, including Umberto Kober, Hanieh Barikbin, Youngwoo Seo, Yakov Lapitsky and colleagues, designed a system that releases algaecide steadily over a period of weeks or months, making it less expensive and more efficient than existing options that require frequent reapplication.

연구팀은 PVC 파이프를 이용해 소형, 중형, 대형 부표를 제작했는데, 부표의 모양은 T자형 또는 십자형이었습니다. 파이프 구멍에는 하이드로겔 디스크를 삽입하여 액체 조류 제거제가 주변 해수로 확산되도록 했습니다. 그런 다음 부표에 시판되는 과산화수소 기반 조류 제거제를 채웠고, 부표가 물에 잠기면 하이드로겔 디스크를 통해 천천히 확산되었습니다. 또한, 조류 제거제가 모두 소진되면 부표가 옆으로 기울어지도록 설계하여, 제거제 보충이 필요함을 시각적으로 알 수 있도록 했습니다.

성능을 테스트하기 위해, 조류 제거제가 담긴 작은 부표를 이리호에서 채취한 남조류가 포함된 물 1리터가 담긴 비커에 넣고 2주 동안 관찰했습니다. 부표가 지속적으로 신선한 남조류에 노출되도록 매일 소량의 물을 새로운 이리호 물로 교체했습니다. 이러한 방식으로 연구팀은 부표가 조류 제거 과정 초기에 남조류를 죽이는 것이 아니라 지속적인 조류 제거 효과를 제공하는지 평가할 수 있었습니다. 연구 결과, 남조류는 일주일 안에 거의 완전히 제거되었고, 다른 미생물들은 대부분 손상되지 않은 채로 남아 있었습니다. 연구진은 이 부표가 최소 4회 연속(각 35일 지속)으로 조류 제거제를 안정적으로 방출할 수 있을 것으로 추정합니다.

부표 표면의 미생물 증식을 방지하기 위한 개선 사항을 포함하여 추가 연구가 필요하지만, 연구진은 이번 연구가 지속적이고 효과적인 조류 제거 처리에 있어 난제를 극복했다고 밝혔습니다.

"이 개념이 성공적으로 확대 적용된다면, 노동 집약적인 반복적인 살조제 살포 없이도 유해 조류 번식을 조기에 완화할 수 있을 것입니다."라고 라피츠키는 말합니다.

저자들은 미국 육군 공병대의 지원에 감사드립니다. 본 실험에 사용된 조류 제거제는 조류 제거제 제조업체인 SePRO Corporation에서 제공했습니다.

저자 야코프 라피츠키, 움베르토 코버, 서영우는 이 연구에 대한 특허를 출원했습니다.

[출처 = 미국화학회(American Chemical Society) ( https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2026/march/stopping-algae-blooms-with-bacteria-busting-buoys.html ) / 2026년 3월 31일]