부산대학교 정성욱 교수팀, 수중 나노플라스틱 95% 제거 공정 개발

판상형 자성 나노입자 ‘동적 감금’ 원리 규명… 차세대 친환경 수처리 기술 제시

육안으로 확인조차 어려운 미세·나노플라스틱은 기존 수처리 기술로 제거가 쉽지 않아 새로운 환경 위협으로 떠올라 왔다. 부산대학교 연구진이 자성 나노입자의 구조적 특성을 활용해 이러한 한계를 극복할 수 있는 차세대 수처리 공정을 개발하며 주목받고 있다.

부산대는 응용화학공학부 정성욱 교수 연구팀이 수중에 존재하는 미세·나노플라스틱을 단 10분 이내에 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 공정을 개발했다고 1월 12일 밝혔다. 해당 기술은 자석처럼 오염 입자를 끌어당기는 판상형 자성 나노입자의 물리·화학적 특성을 정교하게 설계한 것이 핵심이다.

미세플라스틱은 지름 5mm 미만, 나노플라스틱은 1μm 이하 크기의 초미세 입자로, 기존 하수처리 공정이나 물리적 필터 방식으로는 제거에 한계가 있었다. 특히 나노플라스틱은 수생태계를 거쳐 먹이사슬 전반으로 확산되며 인체 건강에 장기적인 위험을 초래할 수 있다는 점에서 효과적인 제거 기술 개발이 요구돼 왔다.

연구팀은 기존에 주로 사용되던 구형(등방성) 철산화물 나노입자 대신, 판상형(비등방성) 자성 나노입자를 도입했다. 이 입자는 면과 모서리, 두께 방향이 서로 다른 구조를 가져 미세·나노플라스틱과의 접촉 면적을 크게 늘리고, 입자 간 얽힘과 응집을 효과적으로 유도한다. 그 결과 기존 방식보다 훨씬 많은 오염 입자를 흡착·제거할 수 있었다.

특히 연구팀은 외부 자기장을 가했을 때 판상형 자성 나노입자들이 응집되며 형성되는 빈 공간에 미세·나노플라스틱이 추가로 포획되는 현상을 규명했다. 연구진은 이를 ‘동적 감금(dynamic confinement)’ 현상으로 명명하고, 해당 메커니즘이 고효율 제거 공정의 핵심 기전임을 실험적으로 입증했다.

또한 자성 나노입자 표면을 다양한 화학적 기능기로 개질해 제거 효율을 최적화했으며, 공정 이후 자성 나노입자를 회수·재활용할 수 있는 구조를 설계해 저비용·친환경·지속 가능한 수처리 공정으로 완성도를 높였다. 이는 대규모 수처리 시설과 환경 정화 현장 적용 가능성을 동시에 고려한 설계라는 점에서 의미가 크다.

정성욱 교수는 초미세 나노플라스틱은 기존 필터 기반 기술로는 근본적인 제거가 어려웠다며, 이번 연구는 짧은 시간 안에 고효율 제거가 가능한 새로운 대안을 제시한 것으로 향후 차세대 수처리와 환경 복원 기술로 폭넓게 활용될 수 있을 것이라고 설명했다.

이번 연구에는 부산대 응용화학공학부 정유정 박사과정생과 장은혜 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 나노에너지공학부 장준경 교수가 공저자로 함께했다. 연구 결과는 국제 학술지 『Journal of Environmental Management』 2025년 12월 24일자 온라인판에 게재됐다. 연구는 한국연구재단 중견연구사업과 산업통상자원부 연구과제의 지원을 받아 수행됐다. 260112-011-[연구] 부산대 정성욱 교수팀, 수중…

#부산대학교 #정성욱교수 #나노플라스틱 #미세플라스틱 #수처리기술 #환경정화 #자성나노입자 #동적감금 #친환경기술 #환경연구