나노미터 크기 수중 미세 플라스틱 측정 기술 개발

광·전기 집게로 포착 실시간 분석… KIST "바이오마커 검출에도 활용"

물 속에 존재하는 나노미터 크기의 미세 플라스틱을 측정할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 서민아·유용상 연구원 연구팀이 수중 미세 물질을 포착해 실시간 분석할 수 있는 광·전기 집게를 개발했다고 30일 밝혔다.

생활 속에서 버려지는 플라스틱은 자연계에서 깨지고 쪼개져 최종적으로 필터로는 걸러지지 않는 지름 100㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 이하의 나노 플라스틱으로까지 쪼개진다.

강이나 바다에 퍼져있는 나노 플라스틱은 극 저농도로 분포해 현재의 측정 기술로는 실시간 농도 분석이 불가능하다.

연구팀은 미세 플라스틱이나 생체 고분자 등 수십∼수백 나노미터 크기 미세 물질을 포착할 수 있는 전기적 방식의 집게를 개발했다.

이어 테라헤르츠파를 이용한 광센서를 결합해 높은 감도로 물 속 미세물질 농도를 측정하는 데 성공했다.

테라헤르츠파는 1초에 1조 번 진동하는 전자기파이다.

인체에 해가 없고 엑스레이보다 투과성이 높아 ‘꿈의 전자파’라 불린다.

하지만 물에 대부분 흡수되는 성질 때문에 수중 물질 측정에는 적용하기 어려웠다.

연구팀은 물을 반사시키는 센서 시스템을 통해 테라헤르츠파의 수중 흡수를 막는 한편 신호 증폭을 통해 감도를 수십∼수백 배 높였다.

나노입자를 포집하는 전기 집게 기술과 증폭된 테라헤르츠파의 변화를 이용한 광센서를 결합해 극미량의 미세 입자를 포집·측정하는 데 성공했다.

검출 감도는 40㎕(마이크로리터·100만분의 1ℓ) 중 1ppm(100만분의 1)의 극미량을 찾아낼 수 있는 정도이다.

혈액·체액 속 바이오마커(질병의 진행 정도를 진단하는 생체 표지 인자) 검출에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난 24일 자에 실렸다.

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