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물 한 방울 속 유해물질까지 찾아낸다!

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작성일15-08-21 10:27 조회2,405회

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물 한 방울 속 유해분자 하나까지 찾아낸다!


재료, 초고감도 분자 검출 기판 제조기술 개발


 


# 1. 어린 자녀를 둔 A씨는 항상 먹거리에 신경 쓴다. 혹시나 농약 성분이 남아 있을 까봐 여러 번 세척하지만 그래도 마음이 잘 놓이지 않았다. 아주 적은 양의 농약 유무까지 확실히 검사한 식품을 구매하고 싶다.


 



# 2. B씨는 수상 레포츠를 즐긴다. 여름이면 강이나 바다를 찾아 다양한 레포츠를 즐긴다. 그러다 보면 강물이나 바닷물을 먹는 경우도 허다하다. 그럴 때마다 혹시나 나쁜 독소가 몸에 들어가진 않을까 하는 생각이 들어 마음 한 편이 찝찝하다.


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# 3. 기업 현장에서 일하고 있는 C씨는 마스크 등을 꼭 착용한다. 현장에서 각종 먼지 등 유해 물질이 날리기 때문이다. 현장의 유해 물질 수치를 실시간으로 바로 검출해 그 때 그 때 필요한 조치를 해 주면 좋을 것 같다.


 


# 4. 최근 몸에 이상을 느껴 병원 찾은 D씨. 여러 가지 검사로 몸도 마음도 피곤해졌다. 간단한 피 검사만으로도 특정 발암물질을 찾아낼 수 있다면 좋을 것 같다.


 


이처럼 인체와 환경에 치명적일 수 있는 각종 유해 물질을 조기에 검출하여 먹거리 안전 확보, 재난 방지, 방역 관리 등을 효과적으로 할 수 있도록 도와주는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.


 


재료연구소(소장 김해두) 표면기술연구본부의 박성규·김동호 박사 등 분자감지소재 연구팀은 식품이나 인체, 자연 환경 속에 포함된 독소, 농약 등 극미량의 유해물질을 현장에서 실시간으로 확인할 수 엤게 하는 기판을 개발했다. 이번 연구결과는 재료분야 세계적 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)의 표지논문으로 게재됐다.


지금은 현장에서 시료를 채취한 뒤 실험실에서 고성능 질량분석기 등을 이용해 검사하는 방식인데 이는 시간과 비용이 많이 들고 전문 인력도 필수적이다. 연구팀이 개발한 기술을 적용하면 현장에서 누구나 손쉽게 검사할 수 있다.


 


연구팀은 은 나노 와이어 잉크를 유리 섬유 필터에 걸러내는 간단한 방식으로 은 나노 와이어가 고밀도로 집적화 된 금속 나노 구조체를 제조했다. 이는 고가의 반도체 나노 공정을 사용하지 않아 쉽고 저렴하게 기판을 제조할 수 있어 경제성과 실용성을 모두 갖췄다. 실용화를 점쳐볼 수 있는 라만 증강 지수도 기준인 백만 배를 넘었다.


 


개발된 기판은 휴대형 라만 분석기에 접목할 수 있다. 라만 분석은 빛을 이용한 물질검출법 중 하나로 분자 각각의 고유 신호를 확인할 수 있어 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 특히 최근 먹거리 안전, 환경 문제 등이 대두되면서 아주 적은 양의 유해물질까지 확인할 수 있는 기술에 대한 요구가 크다. 이에 따라 라만검출기 등이 출시되어 하드웨어는 어느 정도 갖춰졌으나 이를 뒷받침할 기판 소재는 아직 부족한 실정이다.


연구팀은 이에 착안해 은 나노 와이어를 활용한 기판 제조 기술을 개발했다. 라만 신호의 세기가 약해 미량의 시료를 분석하기 위해서는 이를 증폭시킬 수 있는 기판 소재가 꼭 필요하기 때문이다.


 


연구팀이 개발한 기판은 기존의 라만 신호를 증폭시키기 위한 기판 제조 방식이 갖고 있던 재현성, 양산성, 경제성 등의 한계를 극복했다.


이에 따라 농·수산물에 포함되어 있는 농약이나 강물 속 독소, 산업 현장의 유해 물질, 혈액 속의 발암물질 등을 10억분의 1(ppb)의 분자 하나까지도 현장에서 바로 확인할 수 있게 됐다.


 


연구를 주도한 김동호 박사는 “현재 시장은 프린터는 있는데 종이 값이 너무 비싸서 아무도 쓸 엄두를 못 내고 있는 상황과 마찬가지”라며 “이번에 개발한 기판 소재는 충분한 성능과 가격 경쟁력이 뒷받침됨에 따라 환경이나 식품 안전 분야 등에서 활용되고 있는 라만 기반의 초고감도 분자검출기를 실질적으로 활용할 수 있는 길을 열었다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.



연구팀은 현재 관련 특허 출원을 완료하고 실용화를 위한 후속연구를 펼치고 있다.