초미세먼지·나노플라스틱 잡는 기기 5000원 들여 만들었다

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 초미세먼지와 미세플라스틱을 실시간 선별·정제·농축할 수 있는 원천 기술을 개발했다. 연구진은 이 기술을 이용하면 최대 5000원으로 LP 레코드판 크기의 '나노갭 전극'을 제작할 수 있다고 설명했다. 또한 공기 또는 물 필터에 활용할 경우 건전지 정도의 저전압으로도 미세먼지, 나노 플라스틱, 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세 부유 입자의 실시간 검출과 제거를 할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 이 기술이 환경 독성 입자는 물론 바이러스 제거와 치매 단백질, 암 진단 마커 등을 검사해 알아낼 수 있는 기술로도 응용이 가능하다고 설명했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 국가기반기술연구본부 센서시스템연구센터 유용상 박사팀이 머리카락 1000분의 1 굵기의 초미세 입자를 잡아낼 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

이번 연구로 서울대학교 전기·정보공학부 이신두 교수팀과의 공동연구를 통해 두 전극 사이의 간격이 나노미터(nm)인 '나노갭 전극'을 만들어냈다.

연구진은 또한 이 전극을 이용해 최근 신약개발 및 암 진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖소포체(엑소좀)와 치매 단백질(베타-아밀로이드)의 선별농축과 위치제어 실험에도 성공했다.

이번 연구의 제1저자인 KIST 유의상 박사는 "이번 성과는 향후 종류나 환경에 상관없는 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다"고 말했다.

연구진은 센티미터(㎝) 단위의 입자 농축과 정제 실험을 통해 '유전영동 집게' 기술을 가능하게 하는 나노갭 전극의 대면적화에 성공했다. 유전영동이란 1초에 수백~수천 번 진동하는 파장을 두 개의 전극에 인가해 전극 주변부에 불균일한 전기장을 형성, 이를 통해 전기장 주변의 입자를 전극부로 끌어모으거나 밀어내는 기술이다.

연구진은 고가의 장비 대신 보편적인 반도체 공정을 이용하는 기술을 찾기 위해 다양한 전극 구조를 실험했다. 그결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평 배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동 힘을 발생시킨다는 사실을 밝혀냈다. 결국 나노갭 전극 상용화의 최대 걸림돌이었던 대면적화와 비용 절감이 동시에 가능해졌다.

기존 수평 배열 전극 제작 방식은 손톱 크기 나노갭 구현에 최소 수십만원이 소요됐다.

연구책임자인 유용상 박사는 "이를 바탕으로 다양한 사회 문제 해결과 인류의 삶의 질 향상에 전반적으로 기여할 수 있게 되기를 바란다"고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구 결과는 융합기술분야 나노바이오 분야의 최고 권위지인 '네이처 커뮤니케이션스' 최신호에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자