• 한국물환경학회지
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• 제38권2호
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• pp.72-81
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• 2022

Numerous studies have investigated the occurrence and fate of microplastics in the environment; however, only limited effort has been devoted to exploring the characteristics of dissolved organic matter (DOM) leached from microplastics. In microplastic (MP)-contaminated environment, MPs are typically mixed with naturally-occurring particles, which interferes with their detection in the environment. Thus, it is necessary to distinguish between the DOM leached from MPs and those leached from natural particles and also to characterize their properties. This study investigated DOM leaching behavior from MPs (polystyrene: PS, polyvinylchloride: PVC) and natural particulates (forest soil: FS, litter leaves: LL) under light, which is considered one of the main weathering processes that affect MPs in the environment. The leached DOM concentrations and fluorescence characteristics were compared under dark versus light conditions. Regardless of the origins, UV light promoted DOM release from all the particulates. More DOM was released from natural particles than from MPs under both conditions. However, the effect of promoting DOM release by UV was more pronounced for MPs than for natural particles. It was observed from fluorescence spectra that the intensity of the humic-like region was substantially reduced when MP-derived DOM was exposed to UV light, whereas the change of intensity was very little for natural particles. Under light conditions, the ratio of protein-like to humic-like fluorescence of MP-derived DOM was higher than that of DOM from natural particles. This study implies that a substantial amount of DOM could be leached from MPs even in MP-polluted environment under UV irradiation. Protein/humic fluorescence ratio could be utilized as a fast probing indicator to separate the two sources of particles under light.

• 한국해양바이오학회지
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• 제14권2호
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• pp.133-142
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• 2022

The increased production and consumption of polyethylene terephthalate (PET)-based products over the past several decades has resulted in the discharge of countless tons of PET waste into the marine environment. PET microparticles resulting from the physical erosion of general PET wastes end up in the ocean and pose a threat to the marine biosphere and human health, necessitating the development of new technologies for recycling and upcycling. Notably, enzyme-mediated PET degradation is an appealing option due to its eco-friendly and energy-saving characteristics. PETase, a PET-hydrolyzing enzyme originating from Ideonella sakaiensis, is one of the most thoroughly researched biological catalysts. However, the industrial application of PETase-mediated PET recycling is limited due to the low stability and poor reusability of the enzyme. Here we developed the whole-cell catalyst (WCC) in which functional PETase is attached to the outer membrane of Escherichia coli. Immunoassays are used to identify the surface-expressed PETase, and we demonstrated that the WCC degraded PET microparticles most efficiently at 30℃ and pH 9 without agitation. Furthermore, the WCC increased the PET-degrading activity in a concentration-dependent manner, surpassing the limited activity of soluble PETase above 100 nM. Finally, we demonstrated that the WCC could be recycled up to three times.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.475-475
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• 2023

직경 5 mm 이하의 미세플라스틱은 인류 활동에 의해 생산되어 하수처리장 처리수, 우수토구, 도로 분진 등 다양한 경로를 통해 하천에 유입되고 있다. 하천에 유입된 미세플라스틱은 하천흐름을 따라 하류로 이동하여 해양환경에까지 이른다. 미세플라스틱은 수체를 따라 이동할 뿐 아니라 수생생물에 의해 섭식되기도 하여 인체 위해성이 우려되는 상황이다. 특히 서울과 경기도의 주요 상수원인 팔당호는 북한강, 남한강, 경안천이 유입되어 형성되기 때문에 미세플라스틱의 유입에 따른 이송-분산 거동 평가가 중요한 영역이다. 본 연구에서는 준3차원 입자추적기법을 이용한 미세플라스틱 거동해석 모형, MPT-Q3D를 개발하였으며 팔당호 내 미세플라스틱의 거동 특성을 분석하였다. MPT-Q3D 모형은 2차원 흐름해석모형과 연계한 입자의 준3차원 거동해석을 위해 step-by-step computation method를 적용하였으며, 전단류에 의한 입자의 수평거동과 난류확산에 및 침강속도에 의한 연직거동 두 단계 계산과정에 따라 입자의 거동을 해석했다. 전단류는 2차원 흐름해석결과로부터 유속의 연직분포식을 적용하여 생성하였으며, 생성된 전단류에 의해 각 연직층 별 유속이 계산되고 𝚫t 이후 입자의 종, 횡 방향 이동거리를 계산한다. 또한 난류확산에 의한 무작위적 거동 계산을 위해 Gaussian 분포를 따른 난수 생성을 통해 무작위적 거동을 계산했다. 각 연직층에 위치한 미세플라스틱 입자의 종, 횡 방향 거동을 계산한 후 입자의 연직거동을 계산한다. 입자의 연직 위치는 난류확산과 침강속도에 따라 계산되며 침강속도는 미세플라스틱의 밀도 및 직경에 따라 결정된다. 현장 샘플링 결과에 따라 팔당호로 유입되는 미세플라스틱은 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(Polyester)가 있으므로, 세 종류의 미세플라스틱을 동시에 주입하여 팔당호 내 거동을 분석했다. 남한강, 북한강, 경안천의 유량 차이로 인해 팔당호로 유입되는 미세플라스틱은 대체로 남한강과 북한강의 흐름특성에 영향을 받았다. 경안천의 경우 유량이 낮아 팔당호로 유입되지 못하고 좌안을 따라 하류로 이동됐다. 남한강과 북한강에서 유입된 미세플라스틱은 주로 팔당호 내 소내섬을 거쳐 팔당댐 쪽으로 이동했다. 또한 팔당댐 인근에서는 PP, PE, Polyester 순으로 많은 양이 유입되는 결과가 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권8호
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• pp.1705-1710
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• 2024

Plastic waste has emerged as a major environmental concern in recent years. As plastic waste discharged into the marine environment, it undergoes a breakdown process, eventually accumulating in aquatic organisms in the form of microplastics (MPs). To date, reduced food intake, nutritional absorption, and impaired immune system are known adverse effects of MPs-exposed aquatic organisms. This study aims to investigate whether MP exposure accelerated white spot syndrome virus (WSSV) infection in Pacific white shrimp (Penaeus vannamei) via laboratory tests. Briefly, experimental shrimp were divided into four groups; WSSV (group 1); MP (group 2); WSSV + MP (group 3); and Control (group 4). No mortality was observed in group 2, group 4, and even in group 1. However, group 3 showed a cumulative mortality of 50% during the experimental period. The PCR assay results showed no WSSV in the other three groups (groups 1, 2, and 4), but the dead and alive shrimp collected from group 3 were confirmed to be infected with the virus. Histopathological examination revealed normal structures in the hepatopancreas, gill, and muscle tissues of group 4, whereas numerous abnormally shaped nuclei were detected in the gill tissue of group 2. Moreover, group 1 showed minor WSSV-related lesions with few basophilic inclusion bodies in the gills, interestingly, group 3 exhibited severe lesions with numerous basophilic inclusion bodies in the gills. In conclusion, this study confirmed the correlation between the viral disease of shrimp and MPs, which can cause significant economic losses to the shrimp aquaculture industry.

• 환경생물
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• 제36권1호
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• pp.11-20
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• 2018

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 $61{\sim}763indiv.m^{-3}$, 미세플라스틱은 $0.0047{\sim}0.3471particle\;m^{-2}$의 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-${\alpha}$ 농도, 식물플랑크톤 (규조류, 와편모조류) 밀도를 조사하였다. 동물플랑크톤과 미세플라스틱과의 상관성을 분석하기 위해 RDA를 실시한 결과 동물플랑크톤은 미세플라스틱보다 다른 환경요인인 수온, 염분, 탁도, Chl-${\alpha}$ 농도와 밀접한 상관성을 나타냈다. 이는 연안해역과 같이 먹이가 풍부한 해역에서 미세플라스틱이 동물플랑크톤 주요 먹이로서 과대평가되어 있음을 시사할 수 있다.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.463-475
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• 2020

최근 토양과 지하수에서도 미세플라스틱이 발견되어 미세플라스틱 환경오염 관련 연구의 중요성이 크게 대두되고 있다. 주로 ㎛ - 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, 광물표면에 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.

• 융합정보논문지
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• 제12권4호
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• pp.239-259
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• 2022

2019년 이후부터 전 세계적으로 미세플라스틱(Microplastics)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있어 국내·외 미세플라스틱 연구에 대한 차이점을 분석하는 것은 국내연구 방향 수립에 이정표가 될 수 있다. 본 연구에서는 KCI와 WoS에서 미세플라스틱 논문들을 발췌하여 저자 키워드동시출현단어분석, 논문동시인용분석, 저자동시인용분석 등 빅데이터를 기반으로 한 네트워크 분석방법론으로 국내외 연구 차이점을 분석했다. 분석결과, 연구주제 분석은 인간의 생체에 영향을 미칠 수 있는 연구와 일상에서의 미세플라스틱의 처리에 관한 연구가 국내에서 추가로 필요함을 확인하였다. 연구 품질을 살펴보는 논문 인용 깊이 분석에서는 국외 2.25와 국내 1.39로 국내가 아직 부족함을 보였고, 다양한 연구자들이 참여하고 정보를 공유하는 공동연구전선 구성형태 분석은 국내는 22개 군집 중에서는 3개가 Star형 구조가 있고, 국외의 경우는 19개 군집 모두가 Mesh 구조로 되어 있어 국내는 특정 연구 분야에서는 정보의 흐름과 공유가 부족함도 확인할 수 있었다. 이런 연구 결과는 미세플라스틱의 연구주제 확장과 연구 질의 향상, 더불어 다양한 연구자들이 참여하는 연구 추진체계 개선 등이 필요함을 확인하였다. 추가로 주제 모델링(Topic Modeling)을 기반으로 자동화 프로그램 개발을 한다면 실시간 분석이 가능한 시스템 구축도 가능할 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.835-850
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• 2022

전 세계적으로 모든 해양 환경에서 발견되는 미세플라스틱이 환경 문제로 대두되면서 해양 미세플라스틱을 모니터링 하기 위한 연구가 국내외적으로 활발히 수행되고 있다. 최근 국외에서는 대규모의 실시간 관측이 가능한 원격탐사 기술을 해양 플라스틱 모니터링에 적용하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 국내에서 해양 미세플라스틱 원격탐사 관련 연구는 매우 미비한 실정이며 중대형 해양 플라스틱 원격탐사 연구만 일부 수행되고 있다. 본 논문에서는 국내와 국외에서 수행된 해양 플라스틱 원격탐사와 관련된 대표적인 연구사례를 통해 국내외 연구 동향을 파악하고, 해양 미세플라스틱 모니터링 시 원격탐사 기술의 적용 가능성에 대해 고찰하여 앞으로 국내에서의 연구 방향성에 대해 제안하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.314-324
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• 2022

본 연구에서는 분리막을 이용하여 천일염내 미세플라스틱을 비롯한 불순물을 제거하는 분리막 공정 설계를 위한 연구이다. 천일염 염전에 적합한 분리막 재질, 공경 사이즈, 모듈을 선정하여 다양한 조건에서 실험을 진행하였다. 선정된 200 kDa, 4 kDa 한외여과막 그리고 3 kDa 나노여과막을 선정하였고, 실험은 실험실과 실제 염전에 파일롯 플랜트를 건설하여 각각 실험하였다. 천일염내 불순물은 대부분 0.1 ㎛ 이상의 크기를 가졌고 크기 분포는 0.1 ㎛에서 1 ㎛ 사이 입자가 가장 많은 부분을 차지하였다. 그리고 성분 분석결과 불순물 내에 7종류 이상의 다양한 미세플라스틱이 검출되었다. 분리막 공정 이후 여과된 염전수 분석한 결과 미세플라스틱을 포함한 불순물이 검출되지 않았고 기존의 천일염과 분리막 여과수로 제작한 천일염의 성분 비교해본 결과 천일염 성분의 변화 없이 불순물만 효과적으로 제거됨을 확인하였다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제8권1호
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• pp.68-77
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• 2023

본 연구에서는 형광측정기법을 사용하여 태안반도 인근 8지점의 표층 해수 내 미세플라스틱 정량분포를 조사하였다. 연구결과 미세플라스틱의 검출범위는 0~360.5 particles/l (평균 149.7 ± 46.0 particles/l)로 나타났다. 하지만 해양환경 내 미세플라스틱의 정량분석방법이 표준화되지 않아 타 연구결과와 직접비교 하는 것이 불가능한 상황이다. 본 연구결과 검출된 미세플라스틱을 크기별로 분류하면 < 50 ㎛ 크기가 우점하지만, St. 3의 경우 > 500 ㎛이 25.6%를 차지하여 지역별로 우점하는 미세플라스틱의 크기에 차이가 나타난다. 또한 채집지역, 저질의 종류, 검출되는 플라스틱 크기에 따른 미세플라스틱의 검출량 비교에도 뚜렷한 상관관계를 가지는 요인을 확인할 수 없었다. 이는 플라스틱의 재질에 따른 물리·화학적 특성, 해양의 동적 조건(해류, 바람, 파도, 조류 등), 지질학적 특성(지형, 경사 등), 연안 생물을 포함한 저질의 구성 및 특성, 상호작용, 인간활동(어업, 개발, 관광 등), 기상조건(홍수, 강우 등)과 같은 다양한 요인이 미세플라스틱의 거동에 영향을 주기 때문이다. 그러므로 향후 정량분석방법 표준화 및 환경요인에 대한 분석이 수반된 미세플라스틱 모니터링 기초연구가 필요한 상황이다.