초록 ▼

□연구개요
해수 생태계를 위협하는 미세/나노플라스틱은 육지로부터 발생되어 담수를 거쳐 해수로 유입되기 때문에 육지의 발생원에서부터의 미세플라스틱의 관리가 요구된다. 따라서 본 연구가 지향하는 최종연구목표는 [수계 내에서 미세/나노플라스틱의 거동 및 제거 예측 모델에 관한 연구]로, 종합적 측면의 이론 연구에 집중함으로써 다른 연구들과 차별화를 두며 자연수계에서의 미세/나노플라스틱의 거동 및 제거를 예측할 수 있는 새로운 과학적 근거가 제시하는 것이다. 보다 구체적인 연구목표는 폐수 내 미세플라스틱의 제거를 위해 실험실 규모의

□연구개요
해수 생태계를 위협하는 미세/나노플라스틱은 육지로부터 발생되어 담수를 거쳐 해수로 유입되기 때문에 육지의 발생원에서부터의 미세플라스틱의 관리가 요구된다. 따라서 본 연구가 지향하는 최종연구목표는 [수계 내에서 미세/나노플라스틱의 거동 및 제거 예측 모델에 관한 연구]로, 종합적 측면의 이론 연구에 집중함으로써 다른 연구들과 차별화를 두며 자연수계에서의 미세/나노플라스틱의 거동 및 제거를 예측할 수 있는 새로운 과학적 근거가 제시하는 것이다. 보다 구체적인 연구목표는 폐수 내 미세플라스틱의 제거를 위해 실험실 규모의 실험과 Population Balance Equation(PBE)을 이용하여 미세플라스틱의 크기 및 재질 등의 물리적 화학적 특성에 따른 응결-응집/충돌-부착/침전-부상 등의 기작을 검증하는 것이다.

□연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 미세시스템에서 정립된 근거를 기반으로 나노시스템을 이해하고 규명하기 위한 기반을 마련하기 위해 미세플라스틱을 대상으로 연구를 진행 하였다. 먼저, 담수에서의 미세플라스틱의 거동에 대한 근본적인 과학 원리를 이해하고 미세/나노규모 흐름에서 입자의 유체동역학에 따른 미세플라스틱의 거동을 해석하기 위한 공식을 재정리하여 모델의 기본 틀을 마련하였다. 특히 입자크기의 분포 함수에 따른 응집공정(브라운 운동, 전단흐름, 차별침전, 층류 및 난류에서의 유체 동역학, 표면의 상호작용력 등)을 토대로 응집동력학 모듈을 위한 관련 공식을 조사 정리하고 수직이송에 따른 미세플라스틱의 시간에 따른 변화를 예측하고 진단하였다. 또한 미세/나노 유체 경계면에서의 표면전하 및 표면에너지, 전기이중층, Debye length, 표층형성 등의 계면전기현상, 표면화학(표면열역학), 표면특성화 등을 기초로 한 고전의 DLVO이론과 확장된 DLVO이론을 중심으로 연구를 진행하였다. 모델공식 검증을 위해 응집체를 형성하는 응집공정의 주요한 인자인 부착효율에 대한 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 검증된 모듈은 미세플라스틱의 거동모델로의 연계 가능성을 평가하였다.

□연구개발결과의 중요성
본 연구는 해수로 유입되는 플라스틱의 양을 예측하는 이론적 도구로서의 가치가 있으며, 또한 모든 종류 및 크기에 대한 평가를 수립하는데 중요하게 활용될 수 있다. 미세/나노 유체역학 흐름에서 미세/나노 플라스틱 입자와 미세기포의 거동기작을 수치적으로 해석하고 진단하여 수체로부터 미세/나노 플라스틱을 분리 회수할 수 있는 방안을 모색할 수 있다. 또한 자연수계의 미세/나노 유체 흐름에서 미세/나노플라스틱 입자의 거동 및 제거를 수치적으로 해석하고 평가하는 연구를 추진하기 위한 원동력이 될 것이며 미세기포에 의한 미세플라스틱 처리효율 향상과 담수 내의 미세플라스틱을 효과적으로 제거하기 위한 조건을 예측하기 위해 활용될 수 있을 것이다. 따라서 자연수계에 분포하는 미세플라스틱과 같은 미세- 및 나노-입자의 콜로이드 입자를 대상으로 본 연구결과물의 활용성과 효과를 기대할 수 있다. 본 연구가 담수내의 미세플라스틱의 거동을 규명하고 미세플라스틱의 관리방안을 마련하기 위한 과학적 근거를 제시하기 때문에 본 연구 결과를 토대로 담수 내 미세플라스틱 관리를 위한 중요한 도구를 마련하기 위한 추가적인 연구가 지속적이고 보다 적극적으로 진행될 필요가 있다.

(출처 : 요 약 문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1 담수에서의 미세플라스틱의 거동에 대한 근본적인 과학 원리 이해(모델 공식 정리) ... 7
• 2.2 부착효율 실측을 위한 실험실 규모의 실험 수행 ... 12
• 2.3 모델검증 ... 14
• 3. 연구개발 결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 22
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 28