미래창조과학부(장관 최문기)는 재료연구소(소장 강석봉) 소자기능박막연구실 박성규 박사, 김동호 박사 등 분자감지소재 연구팀이 카이스트 생명화학공학과와 공동으로 빛의 산란현상을 기반으로 한 초고감도 분자감지소재를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
 
최근 미세먼지 등 환경 문제가 대두되고 있는 가운데 국내 연구진이 미세먼지 내 존재하는 다이옥신과 인체유해성분을 검출할 수 있는 원천기술을 개발했다.
 
이 기술은 극미량인 1ppb만 있어도 측정 가능해 환경 및 바이오 센서 부분에서 파급효과가 클 것으로 기대된다.
 
* 다이옥신 : 에스트로겐 관련 내분비계에 작용해 독성을 나타내어 피부질환, 면역력 감소, 기형아 출산, 성기 이상, 암 등을 유발
* 십억분율(ppb) : parts per billion의 약칭으로 10억분의 몇
 
이번 연구결과는 재료 및 나노분야 세계적 학술지인 어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)와 영국 왕립학회에서 발간하는 저널 오브 머터리얼스 케미스트리 C (Journal of Materials Chemistry C)에 연이어 표지논문(frontispiece, front cover)으로 선정됐다.
 
이번 기술 개발로 수질 및 대기 속 유해 물질 분석 등을 현장에서 신속하고 간편하게 처리할 수 있을 것으로 기대된다. 또 십억분율(ppb)의 극미량 성분도 검출할 수 있어 환경뿐만 아니라 DNA/단백질 분석 등 바이오 분야에도 적용할 수 있다.
 
이 기술의 핵심인 귀금속 나노구조체는 기존에는 고가의 나노공정장비를 통해 제조됐지만, 연구팀에서 간단한 레이저 빔의 간섭현상을 이용한 광간섭 식각법을 활용해 짧은 시간 안에 대면적의 귀금속 나노구조체를 개발한 것이 특징이다.
 
김동호 박사는 “현재 국내 중소기업 지원을 위한 분자감지소재 초소형 라만분광시스템 개발을 진행 중이며, 3년내에 상용화를 이룰 계획”이라고 설명했다.
 
기존에는 질량분석기와 가스크로마토그래피와 같은 고가의 분석장비와 전문가가 필요하고, 현장에서 바로 진단할 수 없어 실시간 측정과 대응이 어려웠다. 이번에 개발된 분자감지소재를 휴대형 라만분광장비와 일체화하면 초고감도 현장진단 모니터링센서를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
 
박성규 박사는 “전세계적으로 센서시장은 연 20조원 규모로 추정되는데, 대부분을 수입에 의존하고 있는 현실에서 환경 측정장비 및 센서 분야의 기술장벽을 극복할 수 있어, 신시장 창출 및 국내 센서시장의 국산화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
 
휴대성, 간편성, 실시간 분석, 저가격 등 장점으로 현장에서 정량분석이 가능하다는 면에서 범용 환경센서로 시장 진입에 유리할 것으로 기대된다.