하루 걸리던 미세플라스틱 검출 1초에 끝낸다

KIST 연구팀

국내 연구진이 빛을 이용해 물속 미세플라스틱 존재 여부를 순식간에 검사할 수 있는 기술을 개발했다. 기존에 하루 걸리던 시간을 몇 초 내로 단축해 관련 기술 및 산업 활성화에 미칠 영향이 주목된다.

국제 학술지인 'ACS Nano(IF : 18.027)' 최신호 표지. 사진제공=KIST

한국과학기술연구원(KIST)은 유용상 뇌융합기술연구단 박사 연구팀이 초미세 나노 플라스틱을 나노 사이즈의 금, 은 입자와 함께 전기-광집게를 이용해 짧은 시간 내 시료를 농축시켜 빛을 이용해 실시간으로 검출해 낼 수 있는 시스템을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 절연막을 사이에 두고 양면이 금속으로 된 대면적 3층 수직배열의 전극에 전기를 공급하고, 동시에 분자의 진동수에 따른 입사광과 산란광의 에너지 차이를 분석하는 라만 광검지 방식을 채택했다. 이 과정에서 나노 사이즈의 금, 은 입자인 플라즈모닉 나노입자를 활용해 시료를 농축했다. 그 결과 미세플라스틱 검지를 위해 필요한 농축, 검지시간을 수 초로 줄일 수 있었다. 실제 실험에서 10마이크로그램(μg)/ℓ농도의 30나노미터(nm) 크기 폴리스티렌 입자를 검지하는데 성공해 초저농도 실시간 나노플라스틱의 광검지 성능을 확인했다.

빛을 이용해 미세 플라스틱을 실시간 검지하는 시스템 모식도. 그림제공=KIST

연구은 또 유전영동(Dielectrophoresis) 현상을 이용해 시료에서 입자를 쉽게 분리해냈다. 이를 통해 기존에 나노플라스틱 분석을 위해 채집 (collection), 분류 (separation), 분석(analysis)까지 하루 이상이 걸리던 전 과정을 하나의 플랫폼 안에서 실시간으로 1초 단위로 분리 및 검지 가능한 원천기술을 확보했다.

연구팀은 “미세플라스틱의 실시간 초고감도 검지가 가능해졌다는데 이번 연구성과의 의의가 있다"며 "앞으로 연구 결과를 확장해 실제 여러 수자원의 미세플라스틱 농도를 측정하고 안전한 수자원 확보 기술로의 활용을 기대하고 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 'ACS Nano(IF : 18.027)' 최신호에 표지 논문으로 게재됐다.