연구 모식도.

 

[대학저널 온종림 기자] 경희대학교 융합바이오·신소재공학과 유정목 교수와 스마트팜과학과 정대현 교수 연구팀이 물속 미세·나노플라스틱을 고감도로 검출할 수 있는 새로운 고감도 센서 기술을 개발했다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 『Advanced Functional Materials』(IF=19.9)에 최근 게재됐다. 아울러 글로벌 나노기술 전문매체 나노워크(Nanowerk)의 ‘Nanowerk Spotlight’에 소개되며 우수성을 인정받았다.

미세·나노플라스틱은 하천과 해양, 토양, 식품 등 다양한 환경에 광범위하게 존재하며 생태계와 인체에 미칠 잠재적 위해성에 대한 우려가 커지고 있다. 하지만 입자 크기가 작고 농도가 낮아 정확한 검출과 분석이 쉽지 않다.

공동연구팀은 물과 접촉하면 다시 부피가 늘어나는 재생 셀룰로오스 하이드로겔의 특성에서 해결책을 찾았다. 하이드로겔 표면에 금 나노입자를 균일하게 배열한 뒤, 재팽창 과정에서 금 나노입자가 나노플라스틱 주변으로 능동적으로 재배열되도록 설계했다. 이 과정에서 라만 신호를 강하게 증폭하는 고밀도 ‘핫스팟(hotspot)’이 형성돼 낮은 농도의 나노플라스틱까지 검출할 수 있게 됐다.

실용성을 입증하기 위해 연구팀은 크기가 각각 80, 150, 850nm인 폴리스타이렌 나노플라스틱으로 센서의 성능을 검증했다. 그 결과 하이드로겔의 재팽창과 금 나노입자의 재배열을 통해 서로 다른 크기의 나노플라스틱을 효과적으로 SERS 검출할 수 있음을 확인했다.

유정목, 정대현 교수는 “이번 연구는 재생 셀룰로오스 하이드로겔을 단순한 지지체가 아니라 금 나노입자의 구조를 능동적으로 변화시키는 기능성 소재로 활용했다는 점에 의미가 있다”며 “향후 다양한 환경오염물질을 현장에서 신속하게 분석하는 센서 기술로 확장할 것”이라고 밝혔다.

 

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