미세먼지 속 유해성분 극미량만 있어도 검출 가능

재료연구소·카이스트 공동연구...센서시장 국산화에 도움

국내 연구진이 미세먼지 안에 있는 발암물질인 다이옥신 등 인체 유해성분을 검출하는 원천기술을 개발했다.

이 기술은 극미량인 1ppb(10억분율)만 있어도 측정할 수 있어 수질·대기 분석 등 환경 센서와 DNA·단백질 분석 등 바이오 센서에 많이 활용될 것으로 기대된다.

미래창조과학부는 재료연구소 소자기능박막연구실 박성규·김동호 박사 등 분자감지소재 연구팀이 카이스트 생명화학공학과와 공동으로 초고감도 분자감지 소재를 개발했다고 24일 밝혔다.

연구팀은 빛의 산란 현상을 토대로 금·은 등 귀금속 나노구조체를 이용해 이 같은 분자감지 소재를 개발했다.

빛이 분자에 의해 산란될 때 발생하는 비탄성산란을 '라만 산란'이라고 한다. 라만 산란은 분석하면 분자의 고유한 진동에너지를 감지해 분자의 정체를 알 수 있다.

그러나 라만신호는 세기가 매우 작아서 미세먼지 속에 있는 극미량의 유해성분을 검출하려면 라만신호를 크게 증폭하는 나노소재가 필요하다. 이러한 소재를 분자감지소재라고 한다.

기존에는 귀금속 나노구조체를 제조할 때 값비싼 나노공정장비를 이용했지만, 연구팀은 간단한 레이저 빔의 간섭현상을 이용해 대면적의 귀금속 나노구조체를 개발했다.

연구팀은 "이번에 개발한 분자감지소재를 휴대용 라만분광장비와 일체화하면 초고감도 현장 진단 모니터링 센서를 개발할 수 있을 것"이라며 "3년 내 상용화를 이룰 것"이라고 밝혔다. 이번 성과는 국내 센서시장을 국산화하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

이번 연구의 결과는 재료·나노분야의 세계적 학술지인 '어드밴스트 머티리얼스'(Advanced Materials)와 영국 왕립학회에서 발간하는 '저널 오브 머티리얼스 케미스트리 C'(Journal of Materials Chemistry C)에 연이어 표지논문으로 선정됐다.

<연합>