초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 본 연구는 미세플라스틱에 의해 환경매체가 오염될 경우 서식하던 생물종에 의해 biofragmentation되는 것을 규명하고, 이로 인해 유기적으로 발생 가능한 나노플라스틱의 생태독성기작을 분석하는 것을 최종목표로 함

◼ 전체 내용
1) 1차년도
○ 미세플라스틱 biofragmentation 및 biodegradation 연구동향 수집·분석
○ 지렁이 대상 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
- 플라스틱 성분별 비교 시

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 본 연구는 미세플라스틱에 의해 환경매체가 오염될 경우 서식하던 생물종에 의해 biofragmentation되는 것을 규명하고, 이로 인해 유기적으로 발생 가능한 나노플라스틱의 생태독성기작을 분석하는 것을 최종목표로 함

◼ 전체 내용
1) 1차년도
○ 미세플라스틱 biofragmentation 및 biodegradation 연구동향 수집·분석
○ 지렁이 대상 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
- 플라스틱 성분별 비교 시 지렁이에 polypropylene microfiber가 자연유래 lyocell microfiber보다 상대적으로 독성이 강했음
- Microfiber 길이별로는 약 200 μm microfiber가 약 900 μm microfiber보다 지렁이에 미치는 악영향이 상대적으로 더 컸음
- 토양환경에서 대표적 분해자인 지렁이 활동에 의해 microfiber의 표면에서 biofragmentation 현상이 진행된 것 관찰됨
- 나노플라스틱의 토양생태독성 규명 연구의 필요성을 제시한 연구로 의미
○ 톡토기 대상 미세플라스틱 연구 적용가능 독성종말점 개발
- 미세플라스틱이 타 생물종에 대해 장관벽에 물리·화학적 손상 유발 가능성에 대한 근거들이 다양하게 확보되고 있는 현시점에서, 톡토기의 경우 미세플라스틱에 의한 장관벽 손상을 평가할 수 있는 평가기법이나 기반자료가 미비한 상황
- 개발된 본 기법은 본 과제를 통해 톡토기를 이용한 미세플라스틱의 영향연구에 활용가능한 기반연구의 결과
- 선행된 톡토기 미세플라스틱 생태독성 연구에서 관찰하지 못했던 독성종말점을 새롭게 평가함으로써 독성기전을 파악하는데 기여할 것으로 사료
2) 2차년도
○ 미세플라스틱 biofragmentation 및 biodegradation 연구동향 심층분석
○ 해양생물종 대상 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
- 비표지 미세플라스틱을 이용해 실험하여 실제 환경에서의 노출환경을 모사(비표지 부정형 미세플라스틱, 난류형성 조건)하여 노출한 경우, in vivo bio-imaging으로 uptake 검증 및 생물체 내에서 미세플라스틱의 biofragmentation 또는 biodegradation 여부를 분석함
○ 장기노출에 의한 톡토기 다세대영향 및 soil fungal community 영향평가 연구
- 미세플라스틱이 먹이사슬을 통해 토양생물종의 다세대를 거치는 장기노출 시독성영향이 발현될 것이라는 가설을 검증하는 것을 목적으로 함
- 토양이 미세플라스틱으로 오염 시 soil fungi 중 toxin을 분비하는 fungal species와 entomopathogenic fungal species도 유의하게 증가
- 톡토기 섭취 선호도가 있는 soil fungal species는 미세플라스틱 오염 시 상대적으로 감소
3) 3차년도
○ 생산자-소비자 또는 1차소비자-2차소비자 먹이사슬 모델에서 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가 : Soil fungi-springtail 먹이사슬 모델을 이용한 다세대 영향 및 상호작용 규명연구
- Soil fungi를 섭취하는 톡토기 다세대 연구를 통해 손녀세대에서 생존감소, 생식 감소, 성장 감소, 장관벽 손상과 같은 독성영향 관찰됨
- 톡토기 손녀세대에서에서 관찰되는 독성학적 종말점들은 톡토기의 생존과 생식에 부정적인 영향을 미치는 soil fungal species와 음의 상관관계 분석됨
- 미세플라스틱이 톡토기로 직접적 영향보다도 먹이사슬을 통해 서식을 위협하는 변화를 초래할 수 있음을 시사하는 연구결과로 평가됨
4) 4차년도 수행예정 계획
○ 1단계(1-3년차)에는 미세플라스틱을 대상으로 했다면, 2단계(4-5년차)에서는 나노플라스틱을 대상으로 개별 생물종 및 먹이사슬 수준에서의 생태독성 기작을 규명할 계획
○ 국내외 관련 분야에서 환경모사성을 향상시킨 연구들을 요구하고 있으므로, 이를 고려해 제품에서 유래할 수 있는 미세플라스틱을 활용하여 연구를 추진할 계획
5) 5차년도 수행예정 계획
○ 나노플라스틱에 대한 개별 생물종 생태독성 기작 규명
○ 나노플라스틱에 대한 먹이사슬 영양단계 전이 및 영향 평가

◼ 1단계
❏ 연구 목표
1) 토양 개별 생물종에 의한 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
2) 미세플라스틱의 토양생물 다세대영향 평가 및 수서 개별 생물종에 의한 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
3) 먹이사슬에 의한 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
❏ 연구 내용
1) 1차년도
○ 미세플라스틱 biofragmentation 및 biodegradation 연구동향 수집·분석
○ 지렁이 대상 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
- 플라스틱 성분별 비교 시 지렁이에 polypropylene microfiber가 자연유래 lyocell microfiber보다 상대적으로 독성이 강했음
- Microfiber 길이별로는 약 200 μm microfiber가 약 900 μm microfiber보다 지렁이에 미치는 악영향이 상대적으로 더 컸음
- 토양환경에서 대표적 분해자인 지렁이 활동에 의해 microfiber의 표면에서 biofragmentation 현상이 진행된 것 관찰됨
- 나노플라스틱의 토양생태독성 규명 연구의 필요성을 제시한 연구로 의미
○ 톡토기 대상 미세플라스틱 연구 적용가능 독성종말점 개발
- 미세플라스틱이 타 생물종에 대해 장관벽에 물리·화학적 손상 유발 가능성에 대한 근거들이 다양하게 확보되고 있는 현시점에서, 톡토기의 경우 미세플라스틱에 의한 장관벽 손상을 평가할 수 있는 평가기법이나 기반자료가 미비한 상황
- 개발된 본 기법은 본 과제를 통해 톡토기를 이용한 미세플라스틱의 영향연구에 활용가능한 기반연구의 결과
- 선행된 톡토기 미세플라스틱 생태독성 연구에서 관찰하지 못했던 독성종말점을 새롭게 평가함으로써 독성기전을 파악하는데 기여할 것으로 사료
2) 2차년도
○ 미세플라스틱 biofragmentation 및 biodegradation 연구동향 심층분석
○ 해양생물종 대상 미세플라스틱의 biofragmentation 규명 및 영향 평가
- 비표지 미세플라스틱을 이용해 실험하여 실제 환경에서의 노출환경을 모사(비표지 부정형 미세플라스틱, 난류형성 조건)하여 노출한 경우, in vivo bio-imaging으로 uptake 검증 및 생물체 내에서 미세플라스틱의 biofragmentation 또는 biodegradation 여부를 분석함
○ 장기노출에 의한 톡토기 다세대영향 및 soil fungal community 영향평가 연구
- 미세플라스틱이 먹이사슬을 통해 토양생물종의 다세대를 거치는 장기노출 시독성영향이 발현될 것이라는 가설을 검증하는 것을 목적으로 함
- 토양이 미세플라스틱으로 오염 시 soil fungi 중 toxin을 분비하는 fungal species와 entomopathogenic fungal species도 유의하게 증가
- 톡토기 섭취 선호도가 있는 soil fungal species는 미세플라스틱 오염 시 상대적으로 감소
3) 3차년도
Soil fungi를 섭취하는 톡토기 다세대 연구를 통해 손녀세대에서 생존감소, 생식 감소, 성장 감소, 장관벽 손상과 같은 독성영향 관찰됨
- 톡토기 손녀세대에서에서 관찰되는 독성학적 종말점들은 톡토기의 생존과 생식에 부정적인 영향을 미치는 soil fungal species와 음의 상관관계 분석됨
- 미세플라스틱이 톡토기로 직접적 영향보다도 먹이사슬을 통해 서식을 위협하는 변화를 초래할 수 있음을 시사하는 연구결과로 평가됨

◼ 2단계
❏ 연구 목표
1) 나노플라스틱에 대한 개별 생물종 생태독성 기작규명
2) 나노플라스틱에 대한 먹이사슬 영양단계 전이 및 영향 평가
❏ 연구 내용
1) 4차년도 수행예정 계획
○ 1단계(1-3년차)에는 미세플라스틱을 대상으로 했다면, 2단계(4-5년차)에서는 나노플라스틱을 대상으로 개별 생물종 및 먹이사슬 수준에서의 생태독성 기작을 규명할 계획
○ 국내외 관련 분야에서 환경모사성을 향상시킨 연구들을 요구하고 있으므로, 이를 고려해 제품에서 유래할 수 있는 미세플라스틱을 활용하여 연구를 추진할 계획
2) 5차년도 수행예정 계획
○ 나노플라스틱에 대한 토양 먹이사슬 영양단계 전이 및 영향 평가
○ 나노플라스틱에 대한 수서 먹이사슬 영양단계 전이 및 영향 평가

□ 연구성과
1) 정량적 성과
○ 게재완료 SCI 실적 2편 : 동물학 분야 상위 3.7 % SCI 저널에 제1저자 2편
○ 학술대회 논문발표 성과 7건
○ 수상실적 2건
○ 국내외 과학자교류 성과 1건
○ 언론보도 성과 1건
2) 정성적 성과
○ 1차년도 : 토양서식 지렁이 모델을 이용한 microfiber의 biofragmentation 발생규명 및 영향 평가 완료, 토양서식 톡토기 모델을 이용해 미세플라스틱이 환경생물종에 미치는 영향 중 하나인 장손상 평가 관련 효과적 기법 개발
○ 2차년도 : 실제 토양환경에서 발생가능한 장기노출 및 세대영향연구를 통해 심화된 연구 결과 제시, 해양생물종 대상 미세플라스틱의 영향 평가 및 비표지 미세플라스틱의 in vivo bio-imaging 성과
○ 3차년도 : 토양환경 내 곰팡이-톡토기 먹이사슬 모델 통해 토양건강성에 미치는 악영향 평가 완료, 톡토기 모델에서 비파괴 분석법 적용 미세플라스틱 biofragmentation 평가 위한 전처리법 적립

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
1) 코로나바이러스 대유행 이후 포스트 코로나 시대가 도래하며 환경 중으로 버려지는 플라스틱 폐기물이 증가는 환경적 관점에서 매우 우려되는 상황임. 플라스틱에서 유래할 수 있는 미세플라스틱의 생성, 그리고 연속해서 발생가능 한미세플라스틱의 biofragmentation 및 그에 따른 나노플라스틱의 생성 규명연구는 미세플라스틱에 의한 환경오염 문제를 알리고 해결방안을 마련하는 데 활용 가능할 것으로 기대됨
2) 미세플라스틱에 의한 환경오염 및 생태독성학적 영향에 대한 우려가 증대되는 현실에서 미세플라스틱의 biofragmentation 발생과 미세플라스틱에서 유래한 나노플라스틱의 독성영향에 대한 유기적 관계는 매우 제한적으로만 알려진 상황임. 따라서 미세플라스틱이 환경 중에서 biofragmentation 되는 기작을 밝히고 더 작은 크기의 나노플라스틱의 생태독성학적 영향을 규명하는 것은 국내·외적으로 환경과학 분야에서 선도적인 연구로 평가할 수 있음
3) 지속가능한 환경조성을 위한 환경과학 전문분야 및 물질관리 환경정책 관련분야에 본 연구성과가 과학적 근거로써 활용 가치가 있음

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 연구과제의 개요 ... 7
• 1) 연구과제 필요성 ... 7
• 2) 연구과제 목표 ... 7
• 3) 연구과제 범위 ... 7
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 14
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 14
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 15
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 15
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 15
• 2) 연구 추진전략 ... 16
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 16
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 16
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 16
• 끝페이지 ... 31