생활 속 곰팡이 실시간으로 잡아낸다

고려대 연구팀, 관련 센서 개발해

▲공기의 포집과정과 샘플링, 곰팡이 샘플이 탄소나노튜브에 접착된 항체에 선택적으로 결합한다.[사진제공=고려대]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 일상생활에서 곰팡이를 실시간으로 검출할 수 있는 곰팡이 검출 시스템을 개발했다.

고려대학교 공과대학 기계공학부 이병양 교수 연구팀은 꿈의 소재라 불리는 탄소나노튜브에 곰팡이와 특이적으로 붙는 리셉터를 결합하는 형식으로 핵심 센서부를 고안했다. 리셉터의 수명을 늘리기 위해 낮은 온도에서 검출할 수 있는 기능을 구현했다. 공기 중 곰팡이균이 액체에 포집된 후 탄소나노튜브 센서에 닿으면 리셉터가 곰팡이균과 결합하고 이 결합을 탄소나노튜브가 감지한다.

탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 중심축이 비어있는 원기둥 형태의 탄소원자로 이뤄진 물질이다. 탄소나노튜브는 여러 특이한 성질을 가지고 있어 나노공학, 전기공학, 광학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 리셉터는 세포 표면에서 일반적으로 볼 수 있는 분자로 세포 외부로부터 화학신호를 받거나 외부와 상호작용한다. 이런 외부물질이 수용체와 결합해 세포 반응을 일으키거나 세포를 고정화하는데 사용된다.

기존에는 공기 중 곰팡이균을 필터 등에 포집하고 곰팡이균의 유전자를 일일이 해독해 최종 진단하는 데까지 3~5일이 걸렸다. 고가의 유전자 분석 장비와 전문 인력도 필요했다. 이번에 개발된 장비는 전문가가 아니어도 쉽게 사용할 수 있다. 실시간으로 공기 중 부유 곰팡이의 종류와 농도를 10pg/ml단위까지 정밀하게 검출해 낼 수 있다. 검사결과는 간단한 컴퓨터 혹은 무선단말기로 알 수 있다.

연구팀은 일상생활에서 가장 흔히 노출되는 천식과 알레르기 관련 곰팡이 종류인 아스퍼지럴스 니거(Aspergilus Niger)와 알터나리아 알터나타(Alternaria Alternata) 2종의 곰팡이균을 통해 시스템을 구축했다. 그 결과 정확도에서 기존 검사법과 같으면서 시간은 거의 실시간으로 확인가능했다.

이번 기술을 실제제품에 활용할 경우 천식, 알레르기 등 실내공기로 인한 많은 질환 예방에 전환점이 될 것으로 기대된다. 간단한 세척으로 센서를 초기상태로 되돌릴 수 있어 반복적 사용이 가능하기 때문에 실용화의 가능성이 매우 높다.

연구 결과는 환경과학기술분야 국제학술지인 '인바이런멘털 사이언스 앤드 테크놀러지(Environmental Science and Technology)' 4월12일자(논문명: Fully Automated Field-Deployable Bioaerosol Monitoring System)에 실렸다.

이병양 교수는 "앞으로 검출할 수 있는 병원균수를 늘리고 국제표준검출법에 맞게 공기중 농도 검출 기능까지 개발할 것"이라며 "각종 해로운 공기중 병원인자를 모니터링 할 수 있도록 기존 공기청정기에 접목된 실내 공기 환경 모니터링 장비의 상용화에 활용할 계획"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr