[한국] KAIST, “녹조가 플라스틱을 더 빨리 가져오겠다”

KAIST 건설·환경공학과 명재욱 교수, 소음플라스틱 발생 원리 규명

음반조가 빌봉지·플라스틱을 더 쉽게 지게…미세플라스틱 발생이 앞당겨집니다

자연환경서 플라스틱에 따라 반응하는 사람

저기, “기후변화 시대, 수질 오염과 플라스틱 기둥과 함께 관리해야 하는 새로운 방향 페인트”

국제 학술지 '워터라이트(Water Research)'에 '부영양화, 플라스틱 관련 분야의 학문적·기능적 활동을 한다' 제목으로 논문 게재를 한다

 

녹조가 빌리봉지 같은 플라스틱을 더 쉽게 줘서 소음이 있는 플라스틱(Microplastic) 발생을 앞당길 수 있다는 사실이 한국과학기술원(KAIST) 명재욱이라서 가을에 처음으로 밝혀졌습니다. 사진 왼족부터 제1저자인 김영주 건설·환경공학과 박사 과정생과 명재욱 교수(교신저자). [사진출처(사진 출처) = 한국과학기술원(KAIST)]

매년 여름 강과목을 초록빛으로 덮는 녹조입니다. 물을 탁하게 만드는 수질 오염으로 인해, 녹조가 아니더라도 비닐봉지 같은 플라스틱을 더 쉽게 만들 수 있는 마이크로 플라스틱(Microplastic) 발생을 피할 수 있다는 사실이 한국과학기술원(KAIST, Korea Advanced Institute of Science & Technology)에 의해 발생했습니다.

이번 연구는 권위 변화 시대, 수질 오염과 플라스틱 팔로우를 함께 관리해야 하는 새로운 방향을 제시했습니다.

KAIST 건설·환경 공학재 교수가 이 로워한 것을 활용한 생태계 모사 실험을, 녹조현상이 저밀도 성질(저밀도 폴리에틸렌, LDPE·비닐봉지가 사용할 수 있는 플라스틱) 필름 표면의 스위치를 고정하는 플라스틱의 초기 풍화(이를 통해 변환되고 쓰레깅이 이동하는 동안)를 촉진한다는 것을 규명할 7월 29일.

이번 연구는 자연 환경에서 플라스틱 흔적과 녹조를 흔적 부영양화가 서로 영향을 미치며 새로운 생태학적 변화를 유도할 수 있음을 보여줌으로써 점에서 의미가 있습니다.

KAIST 포로여못 채수 처리 및 채수 샘플을 통해 제작한 측자산(위) 및 부영양 조건 아래 플라스틱 표면 위에 있는 부분막(아래). [사진출처(사진 출처) = 한국과학기술원(KAIST)]

강과 냉장고에 플라스틱은 시간이 많은 표면에 부품이 흩어져 작은 하나의 주택을 가지고 있습니다. 이는 '플라스티스피어(Plastisphere)'라고 한다. 플라스티스피어는 병원균과 반대되는 플라스틱의 이동에 영향을 미치는 사람들이 있지만, 더 나은 수질 오염인 녹조가 이 거주자들에 어떤 영향을 미치는지는 거의 발견되지 않았습니다.

이곳은 햇빛의 양과 영양분 농도를 조절해 인위적으로 녹조를 유도한 미니 라이프스타일(Microcosm·자연환경을 실험실 크기로 실험한 실험환경)을 구축했습니다. 이후 6주 동안 플라스틱 표면에 형성되는 노드막과 클러스터집, 그리고 당신의 의견을 정밀 분석하였다.

분석 결과, 부영양화(영양염이 과잉하게 다양한 녹조가 발생 현상) 환경에 남세균(Cyanobacteria·대표적인 광합성 세균)과 대형 덩어리가 함께 모여 플라스틱 표면에 더 두꺼운 바이오필름(미생물막)을 형성합니다. 

또한 부품을 연결하도록 하고 플라스틱 표면에 잘 쪼개어 붙이도록 돕는 점성 물질인 세포외고분자 물질(Exopoly사카라이드)을 많이 차지하는 크기도 크게 증가한 것으로 나타났습니다.

상황을 인위적으로 긍정적으로 녹인 조건과 그렇지 않은 경우에는 플라스틱 가게. [그림출처(사진 출처) = 한국과학기술원(KAIST)]

플라스틱 표면의 몬스터가 존재하고, 플라스틱의 최초의 풍화, 즉 표면이 산화하는 좀비 킹이 존재하고 있다는 것을 알게 되었습니다. 레지스터는 플라스틱의 산화와 초기 반응을 불러일으키는 카운터가 부영양화 환경에서 더 많이 증가하는 것을 확인했습니다.

실제로 적외선 분광기(FTIR)와 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과, 플라스틱 표면에 있고 반응해 산화된 유기체(카보닐기·하이드록실기)가 있고, 잔금 내부의 클론도 더 많이 발견되었습니다. 

플라스틱이 더 조용할 수 있는 상태로 라이더를 보여줍니다. 특정 부품이 아니라 종이 광합성과 대형 덩어리가 일부 부품이 그러한 경향을 가지고 있다는 것을 분석했습니다.

명세서

플라스틱 산화 및 초기 단계와 관련하여 논란을 불러일으키는 그룹도(위). [그림출처(사진 출처) = 한국과학기술원(KAIST)]

이번 연구는 건설·환경공학과 김영주 박사과정생이 제1저자로, 홍콩과학기술대학교(HKUST) 이진 왕(Yijin Wang)·쉬원첸(Wenqian Xu)·샤메인 CM 영(Charmaine CM Yung(HKUST)과 (KAIST 명재욱 교수(교신저자) 등총 5 명이 참여했다. 

연구 성과는 환경 분야 국제 학술지 '워터 리서치(Water Research)'에 '부영양화는 플라스틱 관련 규막의 분류학적 및 기능적 특성을 궤적을 주도한다(Eutrophication Drives Taxonomic and Functional Trajectories in Plastic-Associated Biofilms)'라는 제목으로 2026년 5월 25일자에 게재되었습니다.

저기, 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 우수신진연구사업과 KAIST '그랜드 챌린지 30 사업(Grand Challenge 30 사업)' 재원의 지원을 환영합니다.

[원문보기] 

KAIST 연구진, 조류 번식이 플라스틱의 분해성을 높이는 것을 발견하고 미세플라스틱 생성 메커니즘 규명

 

매년 여름, 녹조 현상으로 강과 호수가 녹색으로 변합니다. 녹조는 물을 탁하게 만드는 주요 수질 오염원으로 널리 알려져 있지만, 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 녹조 현상이 비닐봉투와 같은 버려진 플라스틱의 분해를 촉진하여 미세플라스틱 생성을 가속화할 수 있다는 사실을 처음으로 밝혀냈습니다. 이번 연구는 기후변화 시대에 수질 오염과 플라스틱 오염을 별개의 문제가 아닌 통합적으로 관리해야 한다는 새로운 방향을 제시합니다.

KAIST(배충식 총장)는 7월 29일, 토목공학과 및 토목환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 KAIST 교내 연못인 '오리 연못'에서 채취한 물을 이용한 미소생태계 실험을 통해 조류 번식이 비닐봉투 등에 흔히 사용되는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 표면의 미생물 생태계를 변화시키고, 표면 산화 및 미세 균열 발생 등 초기 풍화 작용을 가속화한다는 사실을 발견했다고 발표했다.

이 연구는 자연 환경에서 플라스틱 오염과 조류 번식을 유발하는 부영양화가 상호 작용하여 새로운 생태학적 변화를 초래할 수 있음을 시사한다는 점에서 중요합니다.

시간이 흐르면서 강과 호수에 버려진 플라스틱 쓰레기에는 다양한 미생물이 서식하게 되어 플라스틱 표면에 작은 생태계를 형성합니다. 이러한 생태계를 "플라스틱권(plastisphere)"이라고 합니다.

플라스틱권은 병원균 확산과 미세플라스틱 이동에 영향을 미치는 것으로 알려져 있지만, 심각한 수질 오염의 한 형태인 조류 대번식이 이 미생물 생태계에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 거의 알려진 바가 없다.

이 질문을 조사하기 위해 연구팀은 실험실에서 자연 환경을 재현하는 소규모 실험 시스템인 미소생태계를 구축하고, 빛 노출과 영양분 농도를 조절하여 인위적으로 조류 번식을 유도했습니다. 

이후 6주 동안 연구진은 플라스틱 표면에 형성되는 생물막, 미생물 군집의 변화, 그리고 기능적 유전자 프로필의 변화를 면밀히 분석했습니다.

분석 결과, 과도한 영양분이 조류 번식을 유발하는 부영양화 환경에서는 광합성 세균의 주요 집단인 남세균이 다른 여러 세균과 함께 증식하여 플라스틱 표면에 더 두꺼운 생물막을 형성하는 것으로 나타났습니다. 

세포외 고분자 물질(EPS)을 다량 생산할 수 있는 미생물의 수도 현저히 증가했습니다. EPS는 미생물을 서로 결합시키고 플라스틱 표면에 부착되도록 돕는 끈적끈적한 점액질 물질입니다.

플라스틱 표면의 미생물 생태계가 변화함에 따라 표면 산화 및 미세 균열 형성 등 플라스틱의 초기 풍화 작용도 가속화되었습니다.

연구팀은 플라스틱 산화 및 초기 분해와 관련된 효소를 암호화하는 유전자를 보유한 미생물이 부영양화된 환경에서 더 풍부해진다는 사실을 발견했습니다.

푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)과 주사 전자 현미경(SEM)을 이용한 분석을 통해 이러한 변화가 직접적으로 확인되었다. 산화와 관련된 카르보닐기 및 하이드록실기를 포함한 산소 함유 작용기가 플라스틱 표면에서 증가했으며, 미세한 실금 형태의 균열이 더 많이 나타났다. 

이러한 변화는 플라스틱이 물리적 풍화 및 파쇄에 더욱 취약해졌음을 나타냅니다. 연구 결과는 이러한 변화가 단일 미생물 종이 아니라 광합성 박테리아와 기타 박테리아로 구성된 미생물 생태계의 복합적인 활동에 의해 발생했음을 시사합니다.

명 교수는 “기후 변화로 인해 녹조 현상이 더욱 빈번해짐에 따라, 이번 연구가 수질 관리와 플라스틱 폐기물 관리를 통합적으로 고려한 환경 관리 전략을 위한 중요한 과학적 근거를 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 토목환경공학과 박사 과정 학생인 김영주가 제1저자로 참여했으며, 2026년 5월 25일 국제 환경 학술지인 Water Research에 온라인으로 게재되었습니다.

논문 제목: 부영양화는 플라스틱 관련 생물막의 분류학적 및 기능적 변화 궤적을 좌우한다

DOI: 10.1016/j.watres.2026.126183

저자 정보: 김영주(KAIST, 제1저자), 왕이진(HKUST), 쉬원첸(HKUST), 영샤메인 CM(HKUST), 명재욱(KAIST, 교신저자) - 총 5명

본 연구는 한국 정부(과학기술정보통신부)의 지원을 받아 한국연구재단(NRF)에서 제공한 연구비(RS-2023-00209472, RS-2024-00437656, RS-2026-25393325), 한국해양수산부의 연구비(20200104), 그리고 한국과학기술원(KAIST)의 "그랜드 챌린지 30 프로그램" 연구비(N11250072)로 수행되었다.

[출처 = 한국과학기술원(KAIST) ( https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=65130 ) / 2026년 7월 29일]

연구논문 출처 = 워터 리서치(Water Research) ( https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135426008638 ) / 2026년 5월 25일 / 9월 15일자에 발간방향]