[천지일보=명승일 기자] 세종대학교(총장 배덕효) 기계공학과 정재희 교수와 한국기계연구원(원장 박상진) 김상복 선임연구원 연구팀이 액막형 사이클론(웻사이클론, Wet-cyclone)의 성능을 극대화할 수 있는 초소수성 친수막 처리 및 사이클론 내부 유체 거동 제어를 통해 세계 최고 수준의 바이오미세먼지 연속 액상 포집기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
공기 중 부유하는 바이러스, 박테리아, 곰팡이와 같은 미생물을 통칭 ‘바이오미세먼지’라고 일컫는다. 환경성 질환과 전염성 질병과 관련된 이러한 바이오미세먼지 내 박테리아와 곰팡이과 같은 미생물은 일반적으로 콜로니계수법으로 측정된다.
하지만 이는 시료 포집부터 결과 분석까지 24시간 이상의 장시간이 소요되기 때문에 현장에서 즉각적인 확인이 어렵고 노출 저감을 위한 관리로 이어지는 데 어려움이 있었다.
공기 중 바이오미세먼지의 농도는 1μm 크기 이상의 미세먼지 대비, 콜로니 농도 기준으로 약 10만배 낮은 농도로, 미세먼지에 비해 매우 희박하게 존재한다. 이에 따라 바이오미세먼지를 연속적으로 탐지가 가능할 수준의 고농축 액상 포집할 수 있는 기술이 필수적이다.
기존 기술은 이러한 포집 시료의 농축비를 높이기 위해 포집시간을 늘려 사용하거나, 시료와 결합할 수 있는 재료를 사용해 시료를 액체에 옮기는 방법을 사용해 왔으나, 중간과정 없이 고농축액상 포집 시료를 실시간으로 연속 공급하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 바이오미세먼지 포집을 위한 사이클론 내부에 초친수성 표면처리 및 액체-기체 계면 제어를 최적화함으로써 약 240만배 이상 세계 최고 수준의 부유미생물 연속 농축성능을 확보했다. 그 결과 실시간 탐지를 가능케 하는 바이오미세먼지 포집장치를 만들 수 있었다.
나아가 포집장치를 미세유체칩 기반 ATP 검출장치와 결합해 공기 중 바이오미세먼지를 실시간으로 검출이 가능한 탐지 시스템을 개발할 수 있었다.
정 교수는 “최근 코로나 이슈로부터 공기 중 부유미생물에 대한 국민적 관심이 상당히 높아진 상황”이라며 “본 연구는 이러한 부유미생물 농도 정보를 연속적으로 확인할 수 있는 바이오미세먼지 실시간 모니터링 장비 개발의 첫 발걸음을 땐 것이다”고 말했다.
또 “막대한 인명과 재산피해로 이어질 수 있는 바이오미세먼지의 효율적 관리를 위해 향후 이러한 탐지-모니터링 기술 개발과 전파·확산을 예측해 선제적으로 대응할 수 있는 바이오미세먼지 제어 기술 연구를 끊임없이 이어나가겠다”고 각오를 밝혔다.
과학기술정통부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구)과 세종대 및 한국기계연구원의 기관고유과제의 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’에 지난달 27일 게재됐다.