국립부경대생, 환경 독성물질 검출 고감도 색 변화 센서 개발

- 화학과 이성만 박사과정생 … 국제학술지 <Sensors and Actuators B: Chemical> 게재

국립부경대학교(총장 배상훈)는 이성만 박사과정생(화학과)의 색 변화 기반 현장 감지 센서 개발 연구가 계기 및 계측 분야 세계적 수준의 국제학술지인 <Sensors and Actuators B: Chemical>(JCR 상위 0.7%)에 최근 게재됐다고 8일 밝혔다.

이번 연구는 주저자인 이성만 박사과정생과 이송이 교수(화학과), 신중호 교수(의공학전공)의 융합연구 성과로, 고독성 환경오염물질인 시안화물(CN⁻)을 육안으로 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 고감도 컬러리메트릭 센서 시스템을 개발한 것이다.

연구팀은 시안화물을 선택적으로 인식하는 리셉터를 폴리디아세틸렌(polydiacetylene, PDA) 기반 고분자 시스템에 통합해, 시안화물 존재 시 분자의 π-공액 골격이 비틀리며 색상이 푸른색에서 주황색으로 뚜렷하게 변하는 새로운 PDA-BMN 센서를 설계하는 데 성공했다.

이 센서는 0.55 μM의 낮은 검출한계를 달성해 세계보건기구(WHO)가 권고하는 음용수 내 시안화물 기준(1.9 μM)보다 낮은 농도에서도 감지가 가능한 것으로 나타났다.

특히 이번 연구는 센서를 종이 기반의 측면흐름분석(lateral flow assay, LFA) 스트립에 탑재함으로써 별도의 고가 장비 없이 현장에서 즉시 독성물질을 검출할 수 있는 플랫폼으로 확장한 의의가 있다. 연구팀은 LFA 스트립의 유체 흐름 속도를 조절하는 ‘부분 프레스’ 기법을 도입해 감지 민감도를 크게 높이는 기술적 진보 성과도 함께 제시했다.

이송이 교수는 “기초과학과 공학의 협업으로 고감도 분자 센서와 휴대형 진단 플랫폼을 융합한 이번 성과는 스마트 환경센서 및 현장 진단 분야에 중요한 전환점을 마련할 것으로 기대하며, 앞으로도 실용성과 학문성을 모두 충족하는 융합연구를 지속해 나가겠다.”라고 밝혔다.

한편, 이 연구는 국립부경대 G-LAMP(Learning & Academic research institution for Master’s·PhD students, and Postdocs) 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 환경 감시 분야에서 손쉽고 정확한 현장 진단을 가능케 하는 차세대 분석 기술로 주목받고 있다.

※ 붙임: 연구팀 사진. 왼쪽부터 이성만 박사과정생, 이송이 교수, 신중호 교수