재료연구원, 나노입자 합성해 센서 개발
[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원은 이규환 박사팀이 환경호르몬 비스페놀A와 유해 활성산소인 과산화수소를 동시에 감지할 수 있는 센서를 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 실시간 현장 모니터링이 가능한 전기화학 센서 기술은 환경, 산업, 의료, 농업 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다.
재료연구원에 따르면, 현재 전기화학 센서 기술 분야의 세계 시장 규모는 연간 6조6190억 달러로 평가되고 있으며, 2025년까지 11.4%의 연평균 성장률을 보일 것으로 예상된다.
연구진은 간단한 열처리 과정을 통해 3D형태의 그래핀-전도성고분자-팔라듐 나노입자 복합소재를 합성해 센서를 만들었다. 이 복합소재는 3D형태로 수많은 미세 구멍이 있다. 넓은 표면적과 물질 수송에 유리해 유해 물질 감지에 뛰어난 성능을 갖고 있다.
연구진은 특히 양전하를 띠는 전도성고분자로 인해 감지소재의 안정성을 향상시키고, 팔라듐 나노입자의 균일한 결합을 유도해 넓은 검출범위를 얻을 수 있었다고 설명했다.
연구진은 팔라듐 나노입자를 3D그래핀 에어로젤에 도입하는 방식을 이용해 팔라듐이 비스페놀A와 과산화수소 두 물질의 산화 및 환원반응을 촉진하는 촉매로 작용하도록 했다. 이를 통해 팔라듐이 나노몰(nM, 1몰의 1000분의 1) 수준의 매우 낮은 농도에서도 유해물질을 동시에 검출했다.
이규환 박사는 "이번 연구 결과를 바탕으로 여러 유해물질을 동시 측정할 수 있는 다중측정 전기화학 센서 시스템을 개발해, 일상생활 속 유해물질을 저렴하고 신속하게 모니터링 할 수 있도록 계속해서 노력하겠다"고 말했다.
이번 연구결과는 재료 및 화학분야 세계적인 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 3월 1일자로 게재됐다.
한편, 비스페놀A는 내분비계 독성을 갖고 있어 내분비계 장애물질, 생식독성물질, 고위험우려물질 후보군 등으로 지정돼 있다. 밀폐용기, 젖병, 캔, 생수통, 영수증 용지, 비닐 등 생활 속에서 쉽게 접할 수 있는 제품에 포함된 유독물질이다. 불임, 유방암, 성조숙증 등 다양한 질환의 원인이기도 하다.
또한 유해 활성 산소인 '과산화수소'는 산소가 인체 내에서 에너지를 생성할 때 영양소와 결합하는 과정에서 만들어진다. 세포의 신호전달체계를 무너뜨리고 면역을 낮춰 당뇨병, 동맥경화, 암 등의 질병으로 이어지기도 쉽다. 이 때문에 이를 실시간으로 감지하기 위한 센서는 그 이용 가치가 크다고 할 수 있다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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