【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】  다양한 미세입자가 뒤섞인 세포에서 특정 성분만 골라내 분석하거나, 작업 현장 등의 오염수 성분을 손쉽게 파악할 수 있는 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 소금물 등 전해질 용액을 이용, 외부의 동력 없이도 용액 내부 미세입자의 움직임을 조절할 수 있는 소형장치를 개발했다고 28일 밝혔다. 나노미터(㎚, 10억 분의 1m)에서 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1m)에 이르는 다양한 크기의 미세입자를 자유자재로 다루는 기술이 늘고 있다. 그러나 지금까지는 주로 고압의 환경이나 전자장치 같은 외부장치가 필요해 현장에 직접 적용하기는 힘들었다. 연구진은 전해질 이온의 농도차로 인해 자연적으로 발생하는 힘을 조절해 전하를 띤 미세입자의 움직임을 제어하는 미세유체장치(수백 마이크로미터 영역의 경로를 가진 액체 분리 기기)를 개발했다. 이 미세유체장치를 이용해 소금물 내부의 1마이크로미터 크기의 음전하를 띠는 미세입자를 1시간 동안 300배 농도로 농축하는데 성공했다. 또 전해질 종류를 바꿔 전기장 방향을 반대로 돌리자 농축된 미세입자를 10분 내로 추출할 수 있었다. 미세입자의 크기에 따라 전기장과 삼투압의 영향이 달라지기 때문에 한 종류의 입자를 농축·추출하는 것뿐만 아니라, 서로 다른 크기의 미세입자를 효과적으로 분리하는 것도 가능했다. 김태성 교수는 "전해질 이온을 미세하게 조절해 미세입자의 움직임을 제어하는 확산영동을 실험적으로 입증한 결과라는 점에서 학문적으로 의미가 크다"며 "이 장치는 제작과 작동이 간편하고 외부 동력도 필요 없어 가혹한 환경이나 개발도상국 현장에서 직접 환경상태를 진단하는 일 등에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. ulsan@fnnews.com 최수상 기자

[파이낸셜뉴스] 한국연구재단은 KAIST 김범준 교수 연구팀이 빛에 의해 모양과 색을 자유자재로 바꿀 수 있는 스마트 마이크로 입자 제작기술을 개발했다고 밝혔다. 아주 작은 입자의 모양이나 색을 원하는 대로 가공할 수 있게 되면 군용장비의 위장막, 병든 세포만 표적하는 약물전달캡슐, 투명도 및 색이 변하는 스마트 윈도우나 건물외장 인테리어 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 마이크로 입자의 모양과 색 변화 연구는 주로 약물전달이나 암세포 진단과 같은 생물학적 응용을 위해 산도(pH), 온도, 특정 생체분자 같은 물리화학적 자극과 관련해 주로 이뤄졌다. 하지만 이런 자극들은 의도하는 국소부위에만 전달하기 어렵고 자극 스위치를 명확하게 켜고 끄기 어려운 것이 단점이었다. 반면 빛은 원하는 시간 동안 특정부위에만 쬐어줄 수 있고 파장과 세기를 정밀하게 조절, 선택적·순차적으로 입자 모양을 변형시킬 수 있어 해상도 높은 자극으로 주목받는다. 하지만 빛에 감응하는 기존 스마트 입자는 제작방법이 복잡하고, 편광방향으로의 길이 연장만 가능해 정밀한 모양변화가 어렵고 활용에도 한계가 있었다. 연구팀은 빛에 의해 분자구조가 변해 친수성 정도나 광학적 특성을 조절할 수 있는 계면활성제를 개발하고 이들의 자가조립방식을 기반으로 빛에 반응해 모양과 색깔이 변하는 수 마이크로미터 크기의 스마트 입자를 대량으로 제작하는 데 성공했다. 빛을 쬐어준 시간과 파장에 따라 구형에서 타원체, 튤립, 렌즈형태 등으로 변화시킬 수 있는 한편 입자의 색도 조절할 수 있다. 또한 100μm 이하의 국소 부위에만 빛을 쬐어줌으로써 원하는 위치에서 원하는 모양을 정교하게 유도할 수 있다. 특히 반응하는 빛의 파장이 서로 다른 계면활성제를 활용하면 입자 모양의 변화를 여러 단계로 조절하거나 원래의 모양으로 되돌리는 변화가 가능하다. 이러한 스마트 입자로 만들어진 박막이나 용액은 그 성질을 정밀하게 조절할 수 있어 정보를 담거나 신호를 넣을 수 있는 스마트 소재로도 활용할 수 있다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 글로벌프론티어사업 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 화학 분야 국제학술지 잭스(JACS, Journal of the American Chemical Society)에 9월 4일 게재되는 한편 표지 논문으로 선정됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

에이블씨엔씨가 운영하는 브랜드숍 어퓨는 '에센셜 소스 마이크로 에센스' 2종과 '에센셜 소스 마이크로 크림' 2종 등 총 4종의 스킨케어 제품을 출시했다. 에센셜 소스 마이크로 에센스와 크림 4종은 브랜드숍 최초로 피부 유사 성분을 마이크로 단위의 미세입자(0.1~0.4마이크로미터)로 만들어 피부 흡수율을 증대시켰다. 2중막 구조의 마이크로 입자에는 식물 줄기 세포로 불리는 식물 캘러스 추출물을 접목시켰다. 식물 캘러스 추출물은 유해환경에 노출된 피부를 보호하고 피부 장벽을 강화해 유수분 증발을 예방하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 신제품은 피부 유형과 원하는 효과에 따라 선택해 사용할 수 있도록 '퓨어 브라이트' 라인과 '네버 드라이'라인이 각각 에센스와 크림으로 구성됐다. 가격은 에센셜 소스 마이크로 에센스 1만6000원(130mL), 크림 1만8000원(50mL)이다. gloriakim@fnnews.com 김문희 기자

미래창조과학부는 국내연구진에 의해 구형에서 벗어난 럭비공이나 도넛과 같은 블록공중합체 입자의 개발 가능성이 열렸다고 7일 밝혔다. 이번 연구는 카이스트 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀 구강희 박사과정 연구원의 주도로 전력연구원 장세규 박사, 성균관대학교 이기라 교수, 카이스트 서민교 교수가 공동 수행했다. 이번 연구결과, 금 나노입자를 이용해 볼록렌즈 형태의 비구형 입자를 간단한 자기조립 방식으로 만들어 내는데 성공했다. 연구팀에 따르면 비구형 입자(럭비공 등과 같은 지름이 일정한 구 형태가 아닌 입자)는 독특한 구조 때문에 디스플레이용 광결정물질이나 광화학 센서, 코팅필름 등 다양한 분야에 응용될 수 있지만 복잡한 식각공정이나 가압공정으로 비구형 입자를 제작하는 것은 매우 어려웠다. 광결정 물질은 특정 색이 물질 내부에 존재하지 못하고 밖으로 반사되는 소재를 말하며, 이를 반도체 발광소자(LED) 등에 사용하면 훨씬 밝은 빛을 낼 수 있다. 연구팀은 나노입자는 물과 기름처럼 성질이 다른 물질의 경계면에서 융화를 돕는 계면활성제로 작용할 수 있다는 점에 착안, 블록공중합체가 포함된 기름 방울 표면에 크기가 조절된 금 나노입자의 나노배열을 선택적으로 위치시키는 방식을 고안했다. 블록공중합체는 두 종류 이상의 서로 다른 고분자가 블록 형태로 공유결합한 고분자로, 스스로 조립돼어 다양한 나노구조를 형성한다. 계면활성제는 친수성 부분과 소수성 부분을 가지고 있는 화합물로서 서로 다른 두 상의 계면에 위치해 계면장력을 감소시키는 역할을 한다. 우리가 흔히 쓰는 세제 등이 계면활성제의 대표적인 사례다. 일반적으로 물속에 기름을 떨어뜨리면 기름은 가장 안정된 형태인 구형을 띠게 된다. 때문에 상대적으로 불안정한 비구형으로 만들려면 원하는 모양으로 깎아 내거나 압력을 가하는 등의 복잡한 공정이 필요하다. 이번에 개발된 방법은 간단히 스스로 조립되는 과정으로 계면의 성질을 제어하는 것으로, 볼록렌즈 이외에도 럭비공, 아령 모양 등 다양한 모양과 구조의 입자 제작이 가능하다는 게 설명이다. 김 교수는 "이번 연구에서 개발된 나노입자 플랫폼을 이용해 새로운 전기적, 광학적 기능성 및 구조를 지니는 3차원 형태의 마이크로 입자의 개발이 가능할 것"이라고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업과 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행됐으며 연구결과는 화학분야 국제학술지 '미국화학회지(JACS)' 7월 3일자에 게재됐다. bbrex@fnnews.com 김혜민 기자

[파이낸셜뉴스] 인공눈물을 첫 방울부터 눈에 투입할 경우 미세플라스틱이 안구를 통해 인체로 흡수될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 16일 고대안암병원 김동현 안과 교수 연구팀은 국내 시판 중인 히알루론산 성분의 인공눈물 5개 제품(다회용 2개, 일회용 3개)을 대상으로 분석한 결과, 대부분 미세플라스틱이 검출돼 주의가 필요하다고 밝혔다. 고려대 의과대학과 한국분석과학연구소(KIAST) 연구진은 국내에서 가장 널리 쓰이는 히알루론산 함유 인공눈물 5종을 개봉한 후 처음 나오는 한 방울의 액체와 나머지 남은 액체의 미세플라스틱 수준을 측정했다. 그 결과 5종의 인공눈물 첫 방울 80%에서 미세플라스틱이 검출됐다. 대부분 투명한 섬유질 플라스틱 조각으로 크기는 10~20㎛(마이크로미터ㆍ0.001㎜)가 가장 많았다. 첫 방울에 나타난 미세플라스틱 입자 수는 30mL당 평균 0.5개(오차 범위 ±0.65)였다. 첫 방울을 뺀 나머지 용액 속 미세플라스틱은 평균 0.75개(±0.72)로 나타났다. 두 번째 방울까지 버리면 남은 인공눈물 용액 속 미세플라스틱 입자가 현저히 줄어들었다. 30mL당 0.14개(±0.35)다. 만약 인공눈물의 첫 방울을 제거하지 않고 하루 네 번 사용할 경우, 1년에 730개의 입자가 안구에 직접 노출될 것이라고 연구팀은 설명했다. 제품을 개봉한 뒤 두 방울을 버리고 사용하면 1년 동안 안구에 노출되는 미세플라스틱 입자는 204.4개로 크게 줄어든다. 연구팀은 논문에서 "인공눈물을 통해 눈에 들어간 미세플라스틱은 안구 조직에 남아있을 뿐 아니라 결막 혈관이나 비강, 눈물샘 등의 경로로 전신에 퍼진다는 연구 결과가 있다"며 "특히 이번 연구에서도 확인된 10㎛(마이크로미터) 미만의 미세플라스틱은 소화기, 호흡기, 생식기관과 뇌를 관통해 1시간 이내에 몸 전체로 확산할 수 있다는 보고가 있다"고 설명했다. 연구진은 "현재 식약처는 인공눈물을 개봉한 뒤 첫 한두 방울을 버리고 사용하라고 권장하는데, 이번 연구 결과 두 방울 이상 버리는 것이 보다 안전할 것으로 드러났다"고 말했다. 연구를 주도한 김동현 교수는 "치료 기간을 넘겨 인공눈물을 장기간 오용하면 미세플라스틱 노출로 인한 피해로 이어질 수 있는 만큼 정부가 인공눈물 속 미세플라스틱 위험성을 알리고, 오남용하지 않도록 올바른 사용 지침을 안내해야 한다"고 당부했다. gaa1003@fnnews.com 안가을 기자

국내 제약 바이오업계 오픈 이노베이션 전략이 열풍이다. 이는 비용과 시간을 줄이면서 성공 가능성을 높이기 위한 전략으로 풀이된다. 통상 신약 하나를 개발하기 위해서는 10년이 넘는 시간이 들어가고 수천억원의 R&D 비용이 소요되기 마련인데, 각 기업이 가진 특장점을 모아 시너지 효과를 높이면 시행착오를 줄이고 신속하게 신약을 개발할 수 있기 때문이다. 11일 제약바이오업계에 따르면 HK이노엔, GC녹십자 등 국내 제약바이오 기업들이 공동 개발에 나서고 있다. HK이노엔은 최근 펩타이드 면역치료제 개발 전문 기업인 노바셀테크놀로지로부터 면역질환 신약 후보물질을 도입했다. 인구 고령화와 이에 따른 면역 기능 저하, 자가면역질환 발생이 증가하고 있는 가운데 이에 대응하는 신약 파이프라인을 확보하기 위해서다. 이 물질은 FPR2 작용제 기전의 차세대 합성 펩타이드로 인체 내 과도한 면역반응을 조절하는 'FPR2'를 활성화하는 것이 특징이다. 이 신약 후보물질의 염증 억제, 세포 재생 촉진 작용 원리를 통해 HK이노엔은 안과 질환과 피부 질환, 호흡기 질환 등 다양한 치료제 개발에 나설 예정이다. HK이노엔과 노바셀은 초기 파이프라인을 공동개발을 통해 두 회사의 기술력과 신약개발 역량을 합쳐 신약 후보물질의 가치를 높여나가게 된다. GC녹십자도 최근 항체 신약 개발 전문기업 노벨티노빌리티와 미충족 의료수요가 있는 지도모양위축증 치료제 개발을 위해 힘을 합쳤다. 지도모양위축증은 노인 실명을 유발하는 나이 관련 황반변성(AMD) 중 건성 AMD가 심화되는 질환이다. 망막 조직을 손상시켜 실명을 유발하며 미국에서만 150만명의 질환자가 있는 것으로 알려졌다. GC녹십자는 단백질 치료제 기술력을 갖고 있고 노벨티노빌리티는 항체를 기반으로 한 망막 질환 치료제 개발 경험이 있기 때문에 두 회사의 협력은 기술력 수준을 높이고 효능과 안전성이 입증된 신약 개발 속도를 높일 것으로 전망된다. 항체 기반 단백질 치료제 개발을 위한 후보물질 도출은 물론 비임상, 임상, 상업화 등 모든 개발 단계를 포괄하는 협력 관계를 구축하는 방향으로 힘을 모은다. 두 기업은 지도모양위축증의 타깃 단백질을 선정하고 치료제 후보 물질 발굴에 협력하게 된다. 바이오 기업들 간 R&D 협력도 활발하다. 최근 아이진은 알엔에이진, 마이크로유니, 메디치바이오, 한국비엠아이와 함께 팬데믹에 대비한 mRNA 백신 공동연구개발 협약을 체결했다. mRNA 백신의 기술 개발에 박차를 가하기 위해 각 기업이 가진 기술과 정보를 모아 협력 체계를 구축하는 것이다. 아이진은 mRNA 백신의 독성 및 효능 연구를 수행하고 공동개발 과정에서 각 참여 기업의 역할을 조율하는 역할을 맡는다. 아이진은 국내외에서 mRNA 백신을 임상 2상 단계까지 개발한 경험이 있다. 마이크로유니는 '캡이 필요 없는 자가증폭 RNA' 기술을, 메디치바이오는 자체 개발한 독자적 지질나노입자(LNP) 기술이 적용된 전달체 연구를 수행한다. 한국비엠아이는 바이오의약품 허가, 승인 사업화에 힘을 보태게 된다. 이들 기업들은 정식 공동개발 협약을 통해 본격적인 mRNA 백신 개발에 곧 착수할 계획이다. 업계 관계자는 "코로나19 이후 K-바이오가 전 세계적으로 주목을 받으면서 글로벌 기업과 신약 공동연구를 하는 등 다양한 기회가 생기고 있다"며 "오픈 이노베이션이 신약 개발을 위한 필수 전략으로 자리 잡으면서 투자나 협력 사례는 더욱 많아지고 있다"고 말했다. vrdw88@fnnews.com 강중모 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 제약 바이오업계 오픈 이노베이션 전략이 열풍이다. 이는 비용과 시간을 줄이면서 성공 가능성을 높이기 위한 전략으로 풀이된다.  통상 신약 하나를 개발하기 위해서는 10년이 넘는 시간이 들어가고 수천억원의 R&D 비용이 소요되기 마련인데, 각 기업이 가진 특장점을 모아 시너지 효과를 높이면 시행착오를 줄이고 신속하게 신약을 개발할 수 있기 때문이다.  11일 제약바이오업계에 따르면 HK이노엔, GC녹십자 등 국내 제약바이오 기업들이 공동 개발에 나서고 있다.  HK이노엔은 최근 펩타이드 면역치료제 개발 전문 기업인 노바셀테크놀로지로부터 면역질환 신약 후보물질을 도입했다. 인구 고령화와 이에 따른 면역 기능 저하, 자가면역질환 발생이 증가하고 있는 가운데 이에 대응하는 신약 파이프라인을 확보하기 위해서다. 이 물질은 FPR2 작용제 기전의 차세대 합성 펩타이드로 인체 내 과도한 면역반응을 조절하는 'FPR2'를 활성화하는 것이 특징이다.  이 신약 후보물질의 염증 억제, 세포 재생 촉진 작용 원리를 통해 HK이노엔은 안과 질환과 피부 질환, 호흡기 질환 등 다양한 치료제 개발에 나설 예정이다.  HK이노엔과 노바셀은 초기 파이프라인을 공동개발을 통해 두 회사의 기술력과 신약개발 역량을 합쳐 신약 후보물질의 가치를 높여나가게 된다.  GC녹십자도 최근 항체 신약 개발 전문기업 노벨티노빌리티와 미충족 의료수요가 있는 지도모양위축증 치료제 개발을 위해 힘을 합쳤다. 지도모양위축증은 노인 실명을 유발하는 나이 관련 황반변성(AMD) 중 건성 AMD가 심화되는 질환이다. 망막 조직을 손상시켜 실명을 유발하며 미국에서만 150만명의 질환자가 있는 것으로 알려졌다. GC녹십자는 단백질 치료제 기술력을 갖고 있고 노벨티노빌리티는 항체를 기반으로 한 망막 질환 치료제 개발 경험이 있기 때문에 두 회사의 협력은 기술력 수준을 높이고 효능과 안전성이 입증된 신약 개발 속도를 높일 것으로 전망된다.  항체 기반 단백질 치료제 개발을 위한 후보물질 도출은 물론 비임상, 임상, 상업화 등 모든 개발 단계를 포괄하는 협력 관계를 구축하는 방향으로 힘을 모은다. 두 기업은 지도모양위축증의 타깃 단백질을 선정하고 치료제 후보 물질 발굴에 협력하게 된다. 바이오 기업들 간 R&D 협력도 활발하다. 최근 아이진은 알엔에이진, 마이크로유니, 메디치바이오, 한국비엠아이와 함께 팬데믹에 대비한 mRNA 백신 공동연구개발 협약을 체결했다. mRNA 백신의 기술 개발에 박차를 가하기 위해 각 기업이 가진 기술과 정보를 모아 협력 체계를 구축하는 것이다. 아이진은 mRNA 백신의 독성 및 효능 연구를 수행하고 공동개발 과정에서 각 참여 기업의 역할을 조율하는 역할을 맡는다. 아이진은 국내외에서 mRNA 백신을 임상 2상 단계까지 개발한 경험이 있다.  마이크로유니는 '캡이 필요 없는 자가증폭 RNA' 기술을, 메디치바이오는 자체 개발한 독자적 지질나노입자(LNP) 기술이 적용된 전달체 연구를 수행한다. 한국비엠아이는 바이오의약품 허가, 승인 사업화에 힘을 보태게 된다. 이들 기업들은 정식 공동개발 협약을 통해 본격적인 mRNA 백신 개발에 곧 착수할 계획이다. 업계 관계자는 "코로나19 이후 K-바이오가 전 세계적으로 주목을 받으면서 글로벌 기업과 신약 공동연구를 하는 등 다양한 기회가 생기고 있다"며 "오픈 이노베이션이 신약 개발을 위한 필수 전략으로 자리 잡으면서 투자나 협력 사례는 더욱 많아지고 있다"고 말했다. vrdw88@fnnews.com 강중모 기자

[파이낸셜뉴스] 초미세 반도체 입자인 퀀텀닷(QD)을 업계 최초로 디스플레이에 내재화한 삼성디스플레이가 이번에는 퀀텀닷 잉크의 재활용 기술을 확보해 'QD-OLED' 원가 경쟁력 강화에 나선다. 삼성디스플레이가 QD-OLED 제조공정에서 버려지는 QD 잉크를 수거해 재활용하는 기술을 확보했다고 28일 밝혔다. 삼성디스플레이는 QD 발광층을 구현하는 세부 공정에서 버려지는 잉크의 80%를 수거, 재가공함으로써 연간 100억원 이상의 원가 절감 효과를 달성할 수 있다고 설명했다. QD 발광층은 잉크젯 프린팅 방식으로 형성되는 QD-OLED의 핵심 구조로 미세 노즐을 통해 적색과 녹색의 QD 잉크를 마이크로미터(㎛) 크기로 조밀하게 분사하는데 이때 노즐에 남아있던 QD 잉크는 그동안 모두 폐기됐다. 이는 공정에 투입되는 전체 QD 잉크의 20% 수준이다. 삼성디스플레이는 고가의 소재인 QD 잉크의 효과적인 활용을 위해 지난해 12월 대형사업부 BP기술팀을 비롯한 제조·개발·연구소·환경안전·구매팀으로 구성된 태스크포스를 꾸려 지난 8월 QD 잉크 재수거 설비 개발에 성공했다. 재생 잉크는 순도, 광특성을 높이는 고난도의 합성 기술을 거쳐, 품질 테스트에서 기존 잉크와 동일한 성능을 내고 있으며, 10월부터 양산라인에 사용되고 있다. 김성봉 삼성디스플레이 대형제조기술센터 센터장(부사장)은 "삼성디스플레이의 차세대 대형 기술인 'QD-OLED' 출하량 증가와 함께 사용되는 QD 잉크의 규모도 지속적으로 늘고 있다"며 "고품질의 QD 잉크를 자체적으로 회수해 재생하는 획기적인 기술 개발을 통해 원가 절감은 물론 자원순환에도 기여할 수 있게 됐다"고 전했다. 한편, 삼성디스플레이는 QD 잉크 재생기술개발과 더불어 설비 성능과 공정효율 개선을 통한 수율 및 생산성 확대를 통해 제품 경쟁력을 높여가고 있다. psy@fnnews.com 박소연 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 김대호·박종환 박사팀은 전자레인지 원리를 이용해 이차전지 음극을 30초만에 만드는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구진은 추가로 음극재의 성능 향상과 대면적의 하드 카본 필름을 연속적으로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발한다는 목표다. 박종환 박사는 "전기차 화재 사건 등으로 인해 안전하고, 추운 겨울철에도 잘 작동하는 나트륨 이온 전지가 주목받기도 했지만, 음극재를 만드는 탄화 공정이 에너지 효율이나 비용 측면에서 큰 열세였다"고 설명했다. 김대호 박사는 "이번에 개발한 마이크로파 유도 가열 기술은 하드 카본을 빠르고 쉽게 제조할 수 있어 나트륨 이온 전지의 상용화에 크게 기여할 것"이라고 말했다. 차세대 이차전지 중 하나인 나트륨 이온 전지는 현재 가장 많이 사용되는 리튬 대신 나트륨을 사용한다. 소금의 주성분인 나트륨은 매장량이 리튬의 1000배 이상으로 많고, 채굴 및 제련도 쉽다. 또한 나트륨의 반응성이 리튬보다 낮아 전지 내부에서의 전기화학적 안정성이 높고, 고속 충·방전에 유리하다. 특히 낮은 온도에서도 성능이 잘 유지된다. 하지만, 나트륨 이온 전지는 제조 과정이 매우 까다로워 리튬이온전지 대비 에너지 밀도가 낮고, 수명이 길지 않다는 단점을 가지고 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 입자가 크기 때문에 기존 음극재인 흑연보다 층간 거리가 큰 하드 카본을 쓴다. 하드 카본은 자연계에 존재하지 않아 인공적으로 만들어야 하는데, 그 과정이 매우 까다롭다. 식물 및 고분자의 주요 구성원인 탄화수소 재료를 공기가 통하지 않는 공간에서 섭씨 1000도 이상의 고온으로 장시간 태워야만 하드 카본을 만들 수 있다. 일명 '탄화 공정'이 필요해 경제적·환경적으로 부담이 되고, 이는 곧 나트륨 이온 전지의 상용화를 막는 원인 중 하나였다. 연구진은 전자레인지의 원리인 '마이크로파'를 활용해 급속 가열을 이용하는 방법을 제시했다. 먼저, 고분자 원료에 전기가 잘 통하는 신소재인 탄소나노튜브 탄소나노튜브를 소량 섞어 필름을 만든다. 그리고 여기에 마이크로파 자기장을 가해주면 탄소나노튜브에 유도 전류가 발생하게 되고, 필름 소재만 30초 만에 선택적으로 1400도 이상 고속 가열되는 원리다. 핵심 기법은 연구진이 자체 개발한 '멀티피직스 시뮬레이션'이다. 이를 통해 마이크로파 대역의 전자기장이 나노소재에 가해질 때 일어나는 복잡한 과정을 근원적으로 이해하고, 나트륨 이온 전지 음극재를 제조하는 신개념 공정 방식을 창조해 낼 수 있었다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 기술을 화학공학 분야 세계적 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 최근 해외 연구진은 미세 플라스틱이 뇌에 가장 많이 축적된다는 연구 결과를 내놨다. 수년간 시신을 해부한 결과, 뇌에서 발견된 플라스틱 양은 다른 장기와 비교해 최대 30배 많았다. 25일(현지시간) CNN 등 외신에 따르면 뉴멕시코 대학교 매튜 캠펜 제약학 교수가 이끄는 연구팀은 2016년부터 2024년까지 뉴멕시코주 엘버커키 검시소에서 채취한 인간의 간, 신장, 뇌의 전두엽 피질 부검 샘플을 분석했다. 그 결과 장기 중 뇌에서 미세 플라스틱이 가장 많이 발견됐다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 미국 국립보건원(NIH)을 통해 공개됐으며 아직 동료심사를 거치지 않았다. 연구팀은 지난 8년간 시신 92구를 연구한 결과 모든 장기에서 미세 플라스틱 수치가 증가했다고 설명했다. 특히 이 기간에 뇌에서 발견되는 미세 플라스틱의 양이 50%가량 늘었다고 밝혔다. 뇌에서 발견된 미세 플라스틱의 양은 간과 신장 등 다른 장기보다 최소 7배에서 최대 30배 많았다. 미세 플라스틱은 5㎜~1㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)의 아주 작은 플라스틱 조각을 말한다. 이보다 작은 1㎛ 이하는 ‘나노(Nano) 플라스틱’으로 불린다. 나노미터(㎚)는 10억분의 1m 크기에 해당한다. 매튜 캠펜 교수는 “평균 연령이 45~50세인 정상인의 뇌 조직에서 확인한 미세 플라스틱의 농도는 1g 당 4800㎍(마이크로그램·100만분의 1g), 뇌 중량 기준 0.5%였다”라면서 “2016년 부검한 뇌 샘플과 비교하면 약 50% 더 높은 수치로 오늘날 우리의 뇌가 99.5%는 뇌이고 나머지는 플라스틱이라는 것 의미한다”라고 말했다. 연구에 따르면 뇌 조직에서 발견되는 미세 플라스틱은 다른 장기에서 발견된 미세 플라스틱보다 크기가 작은 것으로 확인됐다. 캠펜 교수는 “뇌는 길이가 100~200㎚인 아주 작은 나노구조를 끌어들이고, 길이가 1~5㎛ 정도 되는 더 큰 입자는 간과 신장으로 유입됐다”고 부연했다. 또 연구진은 플라스틱이 지방을 좋아해 우리가 먹는 지방과 함께 혈액을 통해 장기로 유입된다고 분석했다. 인간의 뇌는 무게 기준으로 약 60%가 지방으로 다른 어떤 장기보다 지방을 많이 필요로 한다. 이에 플라스틱이 더욱 많이 발견됐다는 설명이다. 캠펜 교수는 “알츠하이머를 포함해 치매로 사망한 사람들의 뇌 샘플 12개를 살펴본 결과, 건강한 뇌보다 10배 많은 플라스틱을 포함하고 있었다”며 뇌 안에 미세플라스틱 증가가 치매 질환의 발병률 증가와 연관성이 있다고 주장했다. hsg@fnnews.com 한승곤 기자