미세먼지·미세플라스틱 등 나노입자 검출 기술 개발

KIST·서울대 연구팀 공동…나노크기 입자 포획 나노갭 전극 개발

국내 연구진이 미세먼지와 미세플라스틱 등 나노입자를 크기별로 분류해 나노입자의 위치를 제어하는 원천 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 유용상 국가기반기술연구본부 센서시스템 박사팀은 이신두 서울대 전기·정보공학부 교수팀과 공동연구로 유체 내에 있는 나노미터(㎚; 10억분의1 m) 수준의 입자를 포획하는 나노갭 전극을 개발했다고 21일 밝혔다.

나노갭 전극은 전극 두 개 사이 간격이 나노미터(㎚)인 전극이다.

연구진은 기존에 수평으로 배열하던 나노갭 전극을 수직으로 배열했고, 전극 주변부에 전기장을 형성해 입자를 끌어모으는 유전영동 집게 기술을 적용했다.

이 기술을 활용해 수직구조 나노갭 전극에서는 나노입자의 위치를 조절할 수 있고, 미세플라스틱 등 나노입자를 크기별로 분류할 수 있다고 연구진은 설명했다.

이 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 활용하면 건전지 수준의 낮은 전압에서도 미세먼지, 나노플라스틱, 바이러스, 세균 등 나노 크기의 입자를 실시간으로 검출할 수 있다.

연구진은 나노갭 전극기술을 적용해 공기정화용 헤파필터로 제거할 수 없는 미세먼지 전구체를 없애는 기술을 연구 중이다. 이를 활용해 미세플라스틱 제거기술 응용연구도 진행 중이다.

연구진은 나아가 나노갭 전극으로 세포밖 소포체 엑소좀과 치매단백질 등 생체 나노입자를 전극 내에서 선별적으로 농축하고 입자의 위치를 제어하는 실험에도 성공했다.

특히 고가의 장비를 사용해 나노갭 전극을 만드는 방식이 아니라 반도체 공정의 일부인 박막 공정으로 나노갭 전극을 만들어 비용을 대폭 절감했다고 연구진은 강조했다.

유의상 박사는 “향후 종류나 환경에 상관없는 나노 크기 입자를 선별 정제할 수 있게 됐다”고 말했다.

이번 연구는 융합기술분야 나노바이오 분야 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 최신 호에 게재됐다.

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