UNIST, 독감 바이러스 측정 기술 개발… 바이러스성 감염병 조기 감지

‘응축 기반 바이러스 포집＋종이 면역 센서’기반 모니터링 시스템 개발

PCR보다 빠르고 감염력까지 분석… Environ. Sci. Technol.논문 게재

질병관리청에 따르면 주춤했던 독감이 개학을 맞아 다시 유행할 조짐을 보이고 있다.

독감은 인플루엔자 바이러스에 감염되는 질병인데, 실내 공기를 떠도는 이 바이러스를 빠르게 찾아내는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

학교, 병원 등에서 독감, 코로나 같은 바이러스성 감염병을 조기에 감지하고, 확산을 방지하는 데 도움이 될 전망이다.

UNIST 기계공학과 장재성 교수팀은 실내 공기 중 바이러스를 손상 없이 포집하고 빠르게 분석할 수 있는 새로운 감시 시스템을 개발했다.

UNIST 장재성 교수.

기존 역학 조사에 쓰이는 공기 중 바이러스 포집 방식과 달리, A형 독감 바이러스가 이 시스템으로 검출됐다.

이 시스템은 먼저 공기를 기기 안으로 흡입한 뒤, 그 안에서 바이러스 입자에 수분을 응축시켜 포집하고 이를 종이 면역 센서로 검출하는 방식이다. 공기 중 바이러스는 작고 가벼워 그대로는 잘 포집되지 않기 때문에, 바이러스 표면에 물방울을 입혀 크고 무겁게 만들어 포집하는 것이다. 내부에 빠른 공기 흐름을 만들면 바이러스 물방울은 관성에 의해 공기 흐름을 따라가지 못하고 포집기 표면에 충돌하는 원리다.

포집기에 모인 바이러스 샘플을 종이 면역 센서에 옮기면 바이러스 유무를 30분 안에 알아낼 수 있다. 면역센서는 단백질의 항원항체 반응을 이용하는 검출 기술이다. 바이러스의 표면의 헤마글루티닌(HA)과 핵단백질(NP)이 항체와 반응해 검출된다.

개발된 시스템은 바이러스 검출 시간을 단축할 뿐만 아니라 검출된 바이러스가 실제 감염력을 가졌는지를 추정할 수 있다. 기존 PCR검사는 바이러스의 유전물질(DNA, RNA)을 검출하는 방식이라 고가 장비가 필요하고, 유전물질 증폭에 시간이 걸려 최소 수 시간이 소요된다.

또 죽은 바이러스의 유전물질도 검출하기 때문에 실제 감염력이 있는지 알 수 없다. 반면, 이 기술로 검출되는 헤마글루티닌 단백질은 바이러스의 전염성이 클수록 더 많이 검출되는 특성이 있다.

실제로 연구팀은 초등학교 교실, 복도, 식당 등에서 총 17개의 공기 샘플을 채취해 분석했고, 그중 4건에서 A형 독감 바이러스(H1N1)가 검출됐다. 기존에 에어로졸 역학 조사에 쓰이는 상용 장비로는 바이러스가 검출되지 않았다.

바이러스 감시 장치(G-AVS)와 장치가 학교 내에 설치된 모습.

장재성 교수는 “이 기술은 인플루엔자뿐 아니라 코로나19를 포함한 다양한 호흡기 바이러스에도 적용 가능하다”며 “시스템을 고도화하는 추가 연구를 통해 공공장소, 병원, 학교 등 다양한 공간에서 조기 감염 감시와 대응에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구는 미국화학회(ACS)가 발행하는 국제 저널 환경과학과 기술(Environmental Science & Technology)에 3월 30일 게재됐다.

연구는 한국연구재단과 환경부의 지원을 받아 수행됐다.

영남취재본부 김철우 기자 sooro97@asiae.co.kr