지스트-부산대 연구팀 초고속 유해물질 컬러센서 개발… 색 변화로 유해물질 직관적 관찰 가능
[더팩트ㅣ광주=박호재 기자] 코로나19 사태에서 알 수 있듯이 유해물질을 빠르게 감지하고 정확하게 판별해 내는 기술이 중요해지고 있는 가운데 지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 전기전자컴퓨터공학부 송영민 교수와 부산대학교 오진우 교수 공동 연구팀이 초고속 유해물질 감지를 위한 바이러스 기반 컬러센서를 개발해 눈길을 끌고 있다.
매우 작은 유해 입자를 감지할 수 있으면서 직관적으로 관찰할 수 있는 컬러센서는 단순히 색의 변화를 통해 유해물질 감지가 가능하다. 뿐만 아니라 휴대용 스마트기기와 연동하여 실생활에서도 손 쉽게 활용이 가능하며, 작동을 위한 별도의 에너지가 필요하지 않아 차세대 유해환경 감지 센서로 기대된다.
연구팀은 컬러센서의 실용 가능성을 높이기 위해 넓은 면적(센티미터 수준)에 M13 박테리오파지 바이러스(FDA 승인 인체 무해 바이러스)를 얇게 코팅하여 기존의 복잡한 구조를 사용하였던 것에 비해 2.5배가량 빠른 110 ms의 매우 빠른 반응속도를 구현하였다.
특히, 바이러스 표면의 유전자 변형을 통해 다양한 휘발성 유기화합물 및 환경호르몬과 같은 각종 유해물질에 따른 바이러스의 반응성을 조절하였으며, 비슷한 형태를 가진 유해물질을 수십 ppb(10억분의 1)의 매우 낮은 농도에서 구분하는 것에 성공했다.
색 변화를 통해 유해물질을 관측하는 기존의 기술은 손쉽게 관측한다는 장점이 있었으나 발색을 구현하기 위해 복잡한 구조를 형성해야 하므로 이는 감지 속도 및 감도에 매우 불리한 요소로 작용해왔다.
지스트 연구팀은 복잡한 구조 없이 매우 얇은 바이러스 층(60 nm)에서도 뚜렷한 색을 구현할 수 있도록 공진 증폭 기판을 설계하여 센서 플랫폼으로 적용했다. 또한, 발색 구조의 공진 조건 디자인을 통해 평소에는 보이지 않는 센서를 제작했고, 특정 환경에서만 패턴을 드러나게 하여 유해물질의 직관적 관찰을 가능하게 했다.
지스트 송영민 교수는 "나노미터 수준의 섬유형 바이러스를 적용하여 유해물질과 컬러센서 간의 결합을 유도하였고, 광학 설계를 통해 직관적으로 유해물질을 감지할 수 있게 되었다"며 "향후 보다 심층적인 유전자 조작 및 컬러센서용 플랫폼의 최적화를 통해 다양한 유해물질의 직관적이고 빠른 감지가 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.
본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 지스트 GRI 지원과제로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF: 15.840)에 7월 21일(화) 온라인으로 게재됐다.
한편 송영민 교수는 코로나19 등 신종 바이러스에 적극 대응하기 위해 설립 된 지스트 항바이러스 연구센터의 참여 교원으로서, 진단 분야에서 웨어러블 생체신호 진단 및 유해물질 감지 연구를 수행하고 있다.
forthetrue@tf.co.kr
- 발로 뛰는 <더팩트>는 24시간 여러분의 제보를 기다립니다.
- · 카카오톡: '더팩트제보' 검색
- · 이메일: jebo@tf.co.kr
- · 뉴스 홈페이지: https://talk.tf.co.kr/bbs/report/write
- · 네이버 메인 더팩트 구독하고 [특종보자→]
- · 그곳이 알고싶냐? [영상보기→]