This study was conducted to elucidate microplastics detection of freshwater ecosystems in Geum river. Samples are collected at 6 points in freshwater, 5 points in fishes. Freshwater was sampled 100 L per each points and fish species were Opsariichthys uncirostris amurensis, Hemibarbus labeo, Pseudogobio esocinus, Zacco platypus, Micropterus salmoides and Cyprinus carpio. FTIR analyis was adopted to identify microplastic types. Extracted microplastics were PES (polyester), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate), PVC (Polyvinyl chloride) in freshwater, and PES, PE, PP, PET, PVC in fishes. Our results were expected to be used basic research information for further study in microplastics of freshwater ecosystems.

As the issue of microplastics (MPs) detection in tap water was raised in other countries in 2017, monitoring of MPs in drinking and source water, and sewage treatment plant (STP) effluents was initiated. This study intends to look into other studies on MPs in STPs at home and abroad, and review the characteristics of MPs and their removal efficiencies in the STPs, the risk and effect of MPs on watersheds, and management practices in order to help better understand MPs in STPs. To manage MPs effectively in STPs, it is necessary to investigate the detection of MPs discharged from STPs, do research on human health risk and control measures, and build a monitoring system including standardized analytical methods.

동물플랑크톤과 미세플라스틱과의 상관성을 파악하기 위해 2015년 5월 12일부터 14일까지 여수근해 (여자만, 가막만, 여수해만, 봇돌바다) 총 10개의 정점에서 수표성 동물플랑크톤과 미세플라스틱을 채집하였다. 동물플랑크톤은 요각류 13종을 포함해 총 26개의 분류군이 출현하였고, 그 중 요각류가 가장 높은 비율을 차지하였다. 동물플랑크톤의 출현 개체수는 61~763 indiv. m-3, 미세플라스틱은 0.0047~0.3471 particle m-2의 범위였다. 미세플라스틱은 주로 스트로폼, 페인트 조각, 섬유 조각 등이 발견되었다. Acartia omorii, Paracalanus parvus s. l., Labidocera euchaeta, A. hongi, 십각류 유생, 따개비 유생이 우점적으로 출현하였다. 동물플랑크톤을 먹이식성에 따라 입자식성 동물플랑크톤과 육식성 동물플랑크톤으로 구분하였고, 동물플랑크톤 건조중량도 측정하였으며, 동물플랑크톤 유생은 따로 구분하였다. 이밖에 측정한 환경요인으로는 수온, 염분, 탁도, Chl-a 농도, 식물플랑크톤 (규조류, 와편모조류) 밀도를 조사하였다. 동물플랑크톤과 미세플라스틱과의 상관성을 분석하기 위해 RDA를 실시한 결과 동물플랑크톤은 미세플라스틱보다 다른 환경요인인 수온, 염분, 탁도, Chl-a 농도와 밀접한 상관성을 나타냈다. 이는 연안해역과 같이 먹이가 풍부한 해역에서 미세플라스틱이 동물플랑크톤 주요 먹이로서 과대평가되어 있음을 시사할 수 있다.

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대 한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거 동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm2 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울 (quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO2 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지 하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에 서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표 면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.

최근 토양과 지하수에서도 미세플라스틱이 발견되어 미세플라스틱 환경오염 관련 연구의 중요성이 크게 대두되고 있다. 주로 μm – nm의 작은 입자로 존재하는 점토광물과 금속산화광물은 표면적이 넓어 미세플라스틱에 대한 흡착력 등 화학 반응도가 매우 높기 때문에, 광물표면 상호작용은 토양과 지하수 환경 내 미세플라스틱의 거동을 결정하는 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 광물과 미세플라스틱 간의 상호작용에 대한 환경광물학 연구는 미세플라스틱 거동 예측 기술개발 및 오염대책 마련에 핵심이 되는 연구분야라 할 수 있다. 광물표면과 미세플라스틱(특히, 나노플라스틱) 연구에는 분자-나노수준의 분석기술이 요구된다. 이번 기술보고에서는 나노그람(=10-9 g) 수준의 질량 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 초정밀 분석기기로, 광물 표면에 흡·탈착되는 미세플라스틱 및 나노플라스틱의 미세한 질량 변화를 측정할 수 있는, 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 소개한다. QCM 작동원리를 소개하고, 대표적인 QCM 연구결과와 기존 컬럼 실험과의 장단점을 비교하여 미세플라스틱 연구에 QCM 활용 가능성을 논의한다.

Plastics, such as fiber-reinforced plastics (FRP), from vessels, nets, ropes and buoys that are found in marine materials are refined by various factors in the ocean. These microplastics are present in the surface, middle, deep and sedimentary layers of the ocean depending on their physical and chemical properties. In this study, the distribution characteristics of microplastics in mud flats are investigated and their sources are estimated. The highest percentage of microplastics consisted of blue paint fragments, which seemed to be paint from a ship. In addition, many fibrous microplastics were found in the surface layer of the mud flats. These results suggest that low-density fibers are partially retained on the surface of mud flats during high and low tide. The differences in the amount and types of microplastics at the survey sites are considered to be influenced by the surrounding environment, such as fishing vessels and farms.

플라스틱 중 크기가 5 mm 미만인 미세플라스틱은 다양한 모양, 색, 재질을 가진다. PP(polypropylene), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), SBR(styrene butadiene rubber) 등의 다양한 재질을 가지는 미세플라스틱은 해양뿐만 아니라 토양 및 대기에도 존재한다. 환경에 넓게 분포되어 있는 미세플라스틱은 넓은 비표면적과 소수성을 지니고 있어, 난분해성 유기오염물질(POP; persistent organic pollutant) 및 금속의 흡착이 가능하다. 또한 플라스틱의 내구성을 개질하기 위해 첨가되는 폴리브롬화 다이페닐에테르(PBDEs;polybrominated diphenyl ethers), 프탈레이트(phthalate), 비스페놀 A(bisphenol A) 등의 가소제(plasticizer)는 환경호르몬으로 알려져 있다. 이러한 미세플라스틱을 생물들이 먹이로 오인하여 섭취할 수 있으며, 크기가 작은 동물플랑크톤도 미세플라스틱을 섭취할 수 있다는 보고가 있다. 섭취된 미세플라스틱은 생물체내에서 오염물질이 탈착/용출되는 결과를 초래하여 생물농축(bioaccumulation)과 생물증폭(biomagnification)을 유발할 수 있다. 환경으로 미세플라스틱을 배출하는 오염원으로는 투기된 폐플라스틱의 자연적인 파쇄 및 분해, 타이어의 마모에 의한 SBR(styrene butadiene rubber), 세탁에 의한 섬유, 개인위생제품에 함유된 마이크로비즈(microbeads)등이 있다. 다양한 오염원에서 배출된 미세플라스틱은 하수처리시설에 유입되고 처리되지 못한 일부가 해양 등 수계로 방류되고 있다. 특히 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설의 경우에는 우수에 의해 도로의 분진이 가중될 것이다. 본 연구에서는 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설에 유입되는 미세플라스틱인 타이어분진을 확인하여, 토양 중의 미세플라스틱이 하수처리시설을 통하여 해양으로 방류될 가능성을 확인하였다.

플라스틱의 특성을 가지고 있는 5mm 미만의 미세플라스틱은 비스페놀A(Bisphenol A), 프탈레이트(Phthalate) 등을 함유할 수 있을 뿐만 아니라 잔류성 유기오염물질(POPs, persistent organic pollutants)과 금속을 흡착할 수 있다. 본 연구에서는 생활하수처리장으로 유입된 미세플라스틱의 각기 다른 공법이 채용된 시설에서의 제거율을 비교, 검토하였다. 시료는 A2O(DNR), SBR(MSBR), 담체(DeNiPho)공법으로 운영되는 합류식 생활하수처리장 세 곳을 대상으로 유입수, 방류수, 슬러지 케잌을 채취했다. Table 1에 분석결과를 제시하였다. 방류수와 슬러지 케잌에 존재하는 미세플라스틱의 합이 유입수에 존재하는 미세플라스틱의 양과 큰 차이를 보이는 것은 관로, 여과장치, 담체 등에 미세플라스틱이 잔존하고 있음을 보여주고 있다. 제거율은 SBR(MSBR)이 가장 높았으며, 담체(DeNiPho), A2O(DNR)가 뒤를 이었다.

해양에서의 크기 5mm미만인 미세플라스틱은 선박･어업에 사용하는 도료, 타이어, 어망 등에서 발생한다. 이렇게 발생된 미세플라스틱은 우리나라 서남해안에 발달된 개펄에 침적할 것이며, 개펄에 침적된 미세플라스틱은 개펄 생태계에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 연구에서는 김 양식장과 낙지 채취 개펄을 대상으로 깊이별로 미세플라스틱의 정성･정량 분석을 실시하였다. Table 1은 검출된 미세플라스틱의 결과이다. 김 양식장 인근의 개펄에 비해 낙지 채취 개펄에서 섬유상물질이 다량 검출되었고, 낙지 채취 개펄에 비해 김 양식장 인근의 개펄에서 비교적 많은 양의 타이어 분진이 검출되었다. 이와 같은 결과는 김 양식장과 낙지 채취 개펄에서의 생산활동의 차이에서 유래된 것으로 사료된다.

미국해양대기관리처 (NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)는 플라스틱 중에서 크기가 5 mm 미만인 조각을 미세플라스틱이라 정의하고 있다. 미세플라스틱 중 SBR(Styrene butadiene rubber)은 합성고무로서 자동차 타이어 등에 널리 사용하고 있다. 노르웨이와 스웨덴의 미세플라스틱 배출량 연구에서는 미세플라스틱으로서 타이어분진의 배출량이 다른 미세플라스틱보다 가장 높다고 보고하고 있다. 우리나라에서의 타이어분진 배출량 또한 약 5만톤/년에 이른다는 추정 결과도 있다. 이에 본 연구에서는 도로변에 존재하는 타이어분진의 양을 정량하고자 하였다. 시료는 M시의 도로변 5곳을 선정하여 2017년 5월과 8월에 채취 하였다. 정성적 분석을 위하여 육안, 현미경, 푸리에변환-적외선분광법(FTIR, Fourier transform infrared spectroscopy)을 이용하였다. 시료분진의 크기는 106㎛~300㎛, 300㎛이상을 대상으로 확인하였다. 확인된 타이어분진의 등가직경을 이용하여 질량으로 환산하였다. Table 1은 106㎛이상의 도로분진 중 타이어분진의 분석결과이다. 도로변 타이어 분진의 양은 기상, 도로청소상태, 지면의 기울기 등에 따라 달라질 것으로 사료된다. 또한 도로변 타이어분진은 우수에 의해 합류식 하수처리시설로 유입될 것으로 보이며, 하수처리시설에서의 거동 연구도 필요하리라 사료된다.

Plastic accounts for 60 ~ 80% of all marine litter. Microplastics are plastic pieces that are 5 mm or less in diameter. They can be classified into primary and secondary microplastics. Primary microplastics arise from the manufacturing, and secondary microplastics arise from plastic decomposition by various factors. Both types of microplastics are not only widely distributed in the oceans, but also can adsorb persistent organic pollutants (POPs) and metals. They can be mistaken for food by marine organisms, and the resulting bioaccumulation can have a significant impact on additional ecosystems. In this study, quantitative and qualitative analysis methods for microplastics from the literature were compared and summarized.

전 세계적으로 플라스틱의 사용량은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그 결과, 해양쓰레기 중 플라스틱의 비중은 60~80%로써 높은 비중을 차지하고 있다. 플라스틱 중에서도 미세플라스틱은 5mm 미만의 플라스틱 조각으로서 인위적으로 제조된 1차 미세플라스틱과 물리･화학적으로 인한 파쇄나 분해에 의한 2차 미세플라스틱으로 나눌 수 있다. 이러한 미세플라스틱은 생물증폭(Biomagnification)과 생물농축(Bioaccumulation)이 우려되고 있다. 최근 미세플라스틱의 관심이 대두되면서 미세플라스틱의 정량･정성분석에 대한 문헌이 증가하는 추세이지만, 정량에 사용하는 단위는 연구자마다 상이하여 상호 비교가 어려운 현실이다. 또한 시료의 상태에 따라 유기물분해, 밀도차선별을 선별적으로 적용해야 한다. 특정 환경매체에서 정량･정성분석의 결과는 배출원별 배출량과 함께 고려해야 한다. 국외의 경우 미세플라스틱의 배출원별 배출량에 관한 연구가 이미 진행되었으나, 우리나라의 경우 관련된 연구는 찾아볼 수 없다. 이에 본 연구에서는 국외 선행연구에서 사용한 기법을 적용하여 우리나라에서 배출되는 미세플라스틱의 양을 추정하였다. 그 결과, 1차 미세플라스틱 배출량이 2차 미세플라스틱 배출량보다 약 10배 많은 것으로 나타났다.

2002년 한일월드컵의 성공적 개최로 인한 축구 열풍으로, 인조잔디구장 조성 붐이 형성되어 급격하게 확대되기 시작한 인조잔디시장은 교육부와 국민체육진흥공단의 생활체육 및 체육시설의 선진화 방안에 따른 인조잔디 조성계획으로 지자체 및 학교 등 공공기관이 수요가 보태지면서 가히 폭발적으로 성장하게 되었다. 인조잔디의 사용연한은 보통 7~8년으로 알려져 있으나, 이용이 빈번한 학교운동장, 공공체육 시설의 경우 평균 3~5년으로 짧은 편이다. 잔디파일의 경우 시간이 지남에 따라 물리적 마모 및 충격에 의해 열화가 진행되며, 파일의 탈락 및 인장강도, 인발력 저하, 고무분말 노출로 인한 분진 발생의 원인이 된다. 인조잔디가 깔린 학교는 전국에 1,580여 곳이며, 이 가운데 200여 곳(12.7%)은 사용연한이 다 됐거나 지났으며, 사용한 지 5년이 넘어 노후된 곳도 613곳(38.8%)이나 되어 폐기 인조잔디 처리가 시급한 문제로 떠오르고 있다. 국내 처리방법은 폐기 인조잔디 발생 시 사업장 폐기물로서 위탁, 소각 후 매립하고 있으며, 소각 후 매립 처분에 있어 대부분의 인조잔디와 충전재(고무분말, 규사)를 구분하지 않고 일괄 소각 후 매립하고 있어 자원의 낭비와 자연환경의 파괴가 우려된다. 이에 본 연구에서는 폐기 인조잔디 충전재의 0.5mm이하 미분쇄 가공을통한 TPV용 소재 개발을 위한 연구를 진행하였으며, 원자재 공급업체와 중가 가공처리업체, 최종 제품 수요업체, 총괄 관리기관 간의 업무분장을 통하여 자원 재활용 네트워크를 구축하였다.