생수 1리터 용기에 플라스틱 입자 약 24만개 들었다

생수 1리터 용기에 플라스틱 입자 약 24만개 들었다

미국 컬럼비아대

가정용 냉장고에서 흔히 볼 수 있는 생수통에 담긴 생수. 게티이미지뱅크

시중에서 쉽게 구할 수 있는 생수에 지금까지 알려졌던 것보다 최대 100배 많은 플라스틱 조각이 들어있는 것으로 나타났다.
현미경 기술이 발전하면서 이전에 관찰되지 않은 아주 미세한 '나노 플라스틱'까지 확인한 결과다.
연구팀은 나노 플라스틱이심장과 뇌를 비롯한 장기로 이동할 수 있는 만큼 생수의 플라스틱 함량이 인체에 미치는 영향에 주목해야 한다고 말했다.

베이찬 얀 미국 컬럼미아대 교수 연구팀은 생수 1L에서 약 24만개의 나노플라스틱 조각을 발견한 연구 결과를 8일(현지시간) 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 발표했다.

2018년 연구에선 시중에 유통되는 생수는 1L당 평균 325개의 플라스틱 조각이 들어있는 것으로 나타났다.
이후 아주 작은 입자까지 확인하는 기술이 발전하면서 생수 안에 담긴 플라스틱 조각의 추정치는 점점 늘어갔다.
기존에 관찰할 수 있었던 가장 작은 플라스틱 조각의 크기는 1마이크로미터(㎛·백만 분의 1m)였다.

이번 연구에선 10억 분의 1m 단위의 '나노 플라스틱'까지 확인했다.
작은 플라스틱 조각을 관측하는 데는 '라만 산란 현미경'이 사용됐다.
이 현미경은 물질에 조사한 빛이 특정한 분자를 만났을 때 물질에서 공명이 일어나는 현상을 활용해 입자를 감지한다.

미국에서 인기있는 세 개의 생수 브랜드를 분석한 결과 각 생수병에선 1L당 11만~37만개의 플라스틱 조각이 확인됐다.
연구팀은 "기존 추정치보다 최대 100배 많은 플라스틱 조각이 확인됐다"고 말했다.

발견된 플라스틱 조각의 90%는 나노 플라스틱이었다.
발견된 7가지 종류의 플라스틱을 살펴보니 주로 생수병에 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)였다.
연구팀은 페트병의 뚜껑을 열고 닫거나 페트병이 열에 노출되면서 플라스틱 조각이 생수에 유입된 것이라 추정했다.

연구팀은 생수 안에 더 많은 플라스틱 조각이 담겨있을 수 있다고 우려했다.
이번에 찾아낸 7가지 플라스틱 유형은 생수에서발견된 모든 나노 입자의 10%에 불과하기 때문이다.
확인되지 않은 나머지 90%의 나노 입자가 모두 나노 플라스틱인 경우 생수 1L당 담긴 플라스틱 조각은 수천만 개에 이를 수 있다는 설명이다.

연구팀은 나노플라스틱이 인체에 미치는 영향이 아직까지 명확히 규명되지 않았기 때문에 관련해 후속 연구가 활발히 이뤄져야 한다고 말했다.
생수병 외에 수돗물에 담긴 나노플라스틱 조각의 개수도 파악할 예정이다.

미생물로 플라스틱 만들고 분해까지...“미생물 대사공학 활약 기대” 

KAIST

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수, 최소영 연구교수(제1저자), 이영준 박사(제1저자). KAIST 제공.

미생물을 이용해 플라스틱을 생산하고친환경적인 방식으로 폐플라스틱을 처리하는 최신 기술을 종합소개한 논문이 발표됐다.
연구팀은 미생물을 이용한 기술의 잠재력을 높게 평가했다.

KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 미생물을 이용한 플라스틱 생산 및 분해 기술 개요, 동향을 소개한 논문을국제학술지 ‘네이처 마이크로바이올로지’ 온라인판에 지난달 30일발표했다고 11일 밝혔다.

플라스틱은 연간 약 4억6000만 톤이 생산된다.
2060년에는 연간 생산량이 12억3000만 톤에 이를 것으로예측된다.
1950년부터 63억 톤 이상의 플라스틱 폐기물이 발생했고, 이 중 1억4000만 톤 이상은 수중 환경에 축적된 것으로 파악된다.

이로 인해 미세플라스틱 오염의 심각성이 대두되고 있다.
인간의 건강에 위험을 초래하고, 지구 이산화탄소 농도를 낮추는 데 중요한 역할을 하는 해양 플랑크톤 활동을 저해해 지구온난화를 더욱 악화시킨다는 우려다.

유엔을 중심으로 한 175개국은2024년까지 플라스틱 오염 종식을 목표로 법적 협약을 체결하는 등 노력을 기울이고 있으며 플라스틱 생산 및 처리를 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.
특히 미생물을 이용한 생명공학 기술이 주목받고 있다.

특정 화합물을 생산하거나 분해할 수 있는 미생물의 능력은 대사공학 및 효소공학 등 생명공학 기술로 극대화된다.
화석원료 대신 재생 가능한 바이오매스 자원으로 플라스틱을 생산하고, 폐플라스틱을 분해하는 기술·개발이 이뤄지고 있는 것이다.

연구팀은 플라스틱의 지속 가능한 생산과 분해에 관한 미생물 기반 최신 기술들을 총망라해 이번 논문에 소개했다.
폴리에틸렌(PE)과 같은 합성 플라스틱부터 자연환경에서 생분해돼 미세플라스틱 발생 우려가 없는 미생물 유래 천연 고분자(PHA) 등 유망 바이오 플라스틱까지 다양한 플라스틱에 대한 미생물 기반 기술 상용화 현황과 최신 기술에 대해 논했다.

이러한 플라스틱들을 미생물과 미생물이 가진 효소를 이용해 분해하는 기술과 분해 후 다른 유용화합물로 전환하는 업사이클링 기술도 소개했다.
미생물을 이용한 기술의 경쟁력 및 잠재력을 조명해 플라스틱 순환경제를 달성하기 위한 청사진을 제시했다.

이상엽 특훈교수는 “플라스틱을 지속 가능하고 책임감 있게 사용해 환경을 보호하고 신플라스틱 산업으로경제사회 발전을 이루는 것이 중요하다”며 “이에 미생물 대사공학 기술의 활약이 기대된다”로 말했다.

동물 고통 줄인다...약효 확인하는 생체 모방 '플라스틱칩' 개발돼 

영국 에딘버러대

3D 프린팅으로 제작한 생체 모방 칩을 통해 동물실험을 대체할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
게티이미지뱅크 제공

신약 개발 단계에서 약효나 부작용을 확인하기 위해 진행되는 동물실험을 줄일 수 있는 생체 모방 플라스틱칩이 개발됐다.

영국 에딘버러대 연구팀이 신체 내부에 주입된 약물의 흐름과 움직임을 추적하며 약효를 확인할 수 있는 플라스틱 칩을 개발하는 데 성공했다고 영국 가디언이 27일(현지시간) 전했다.
이를 통해 신약 개발 과정에서의 불필요한 동물실험을 줄일 수 있다고 전망했다.

리암 카르 에딘버러대 심혈관과학센터(CVS) 연구원이 이끈 연구팀은 3D 프린팅으로 인간의 심장, 폐, 신장, 간, 뇌를 모방한 5개 구획으로 나뉜 플라스틱칩을 제작했다.
각 구획은 신체의 혈관계와 림프계를 모방한 경로로 연결돼 있다.
이 순환계에 약물을 주입하는 방식이다.

신체 내부 세포에서 방출되는 방사능을 촬영하는 양전자방출단층촬영(PET)으로 플라스틱칩을 스캔하면 약물이 혈관을 통해 주입됐을 때 심장, 폐 등 칩에 구현된 각 장기에서 어떤 반응이 일어나는지 상세히 보여주는 3차원 이미지가 만들어진다.
이를 통해 신약의 효능을 확인할 수 있다.

카르 연구원은 "예컨대 지방간 질환을 가진 장기 모델을 플라스틱칩에 생성하면 질병에 걸린 간이 심장, 뇌, 신장 등 다른 장기에 어떤 영향을 미치는지도 확인할 수 있을 것"이라며 "해당 칩을 통해 각 장기가 가진 질환이 해당 질환과 직접적으로 관련돼있지 않은 다른 장기에 어떻게 간섭하는지도 확인할 수 있을 것"이라고 말했다.

아드리아나 타바레스 CVS 박사는"5개 장기를 1개의 플라스틱칩에 연결해 신약이 환자의 전신에 어떤 영향을 미치는지 효과적으로 연구할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

나아가 약물 임상실험 과정에서의 동물실험을 줄이는 데도 큰 역할을 할 것이라는 전망이다.
기존 동물실험에 활용되는 생쥐나 토끼에 약물을 주입하는 대신 플라스틱칩의 '인공 장기'로 실제 신체에 미치는 영향을 분석할 수 있다는 것이다.

타바레스 박사는 "신약 개발초기 단계에서 진행되는 동물실험을 다수 줄일 수 있을 것"이라며 생명윤리 뿐만 아니라 신약의 정확도를 높이는 데 큰 도움이 될 것이라고 밝혔다.
동물 모델이 아닌 인간 생체 모델에 약효를 시험하는 것이기 때문에 동물실험 결과를 인체에 적용하기 위해 '번역'하는 데 드는 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다는 설명이다.

토양 속 '미세플라스틱', 질소 순환 교란시킨다 

안전성평가연구소

토양 속 미세플라스틱이 생태계에 영향을 미치는 과정을 확인했다.
게티이미지뱅크 제공

미세플라스틱이 토양 질소순환을 교란시키면서 강낭콩, 팥 등 콩과식물의 생태계에 좋지 않은 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.

안전성평가연구소(KIT)는 윤학원 환경독성영향연구센터 센터장이 이끈 연구팀이 미세플라스틱의 크기와 농도에 따라 콩과식물(대두, 강낭콩, 팥 등)과 관련된 질소고정효율이 변할 수 있음을 처음으로 확인해 국제 학술지 '위험물질'에 16일 밝혔다.

질소고정은 대기 중의 질소를 생물체가 생리적, 화학적으로 이용할 수 있는 상태가 되게끔 질소화합물로 바꿔주는 것을 말한다.
콩과식물의 뿌리혹에 존재하는 세균인 '뿌리혹박테리아'는 질소고정 능력을 갖고 있는데, 이를 통해 식물의 생명 유지에 필수적인 질소를 식물에 제공해 생장에 도움을 준다.

연구팀은 미세플라스틱이 토양 내 질소 순환에 미치는 영향을 연구했다.
콩과식물이 생육할 토양에1~2마이크로미터(㎛) 크기인 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 재질의 미세플라스틱을 오염물질농도 50mg/kg로 노출시켰다.
이는 실제 환경에서 발견되는 오염물질 농도인 '환경유의농도'의 최저치에 해당한다.

그 결과 미세플라스틱에 오염된 토양에서 대두의 생육은 영향받지 않았으나 유기물 함량, 토양이 식물에게 필요한 영양소를 보유할 수 있는 능력을 의미하는 양이온 치환용량 등 토양의 물리화학적 특성이 바뀌었다.
토양과 식물에서 질소화합물 축적을 통해 질소 순환과 관련한 박테리아가 활성화된 것을 확인했다.

또 식물 뿌리 영역(근권)의 미생물 군집 구성이 변화했다.
특히 질소고정과 질신화에 관여하는 박테리아 수와 유전자 발현이 증가했다.
이는 미세플라스틱에 의해 근권에 질소 순환과 관련된 미생물 군집수의 활성이 변하면서 생긴 증상이라고 분석됐다.
연구팀은 "PE· PP 미세플라스틱이 미생물 군집의 활성 및 구성을 변화시키는 등 질소 순환에 영향을 미친 것으로 확인됐다"고 밝혔다.

윤 센터장은 "미세플라스틱을 실험실 조건의 고농도 대신 실제 환경과 유사한 농도에서 확인한 연구 결과"라며 "최근 농업 환경에서 미세플라스틱에 대한 오염이 가속화되는 만큼, 전지구적으로 미칠 수 있는 질소 순환과 같은 생지화학적 영향 연구가 다각도로 이루어져 한다"고 강조했다.