"미세 환경오염물질 한번에 검출" 화학연, 미세칩 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 공동연구를 통해 복잡한 전처리 과정을 거쳤던 환경 오염물질 분석을 고정밀도로 한번에 해결할 수 있는 기술을 확보했다. 

한국화학연구원은 화학소재연구본부 김주현 박사팀이 충남대학교 유재범 교수팀과 함께 고형물이 섞인 시료에서 별도 전처리 과정 없이 오염물질을 바로 추출·분석할 수 있는 미세유체 기반 분석장치를 개발했다고 8일 밝혔다.

물이나 식품, 환경시료 등에 포함된 눈에 보이지 않는 미량 오염물질을 정확히 측정하려면 시료 속에서 목표 물질만 골라 농축하는 '전처리'가 필수다.
 
기존에는 액체-액체 추출법(LLE)이 널리 사용됐지만 많은 용매가 필요하고 자동화가 어렵다는 한계가 있었다.

이를 개선키 위해 액체-액체 미세추출(LLME) 기술이 개발됐으나 이 기술도 고형물 제거를 위한 여과 과정이 반드시 필요해 실효성이 떨어졌고 실제 환경시료에는 적용이 쉽지 않았다.

또 이들 기술은 대부분 고형물 제거→추출→ 분석의 다단계 구조로 시간·비용 증가와 분석 신뢰성 저하가 발생한다는 한계도 있었다.

이번에 공동연구팀은 오염물질을 담는 소량의 추출 액적을 미세칩 내부에 가둔 뒤 다시 회수할 수 있는 구조의 미세유체 장치를 통해 기존 문제를 해결했다.

연구팀은 "미세유체 장치는 흐르는 물 옆에 작은 스펀지를 붙여 물속의 색소만 스며들게 한 뒤 스펀지를 떼어내 분석하는 방식과 유사하다"며 "시료는 계속 흐르지만 추출용 액적은 제자리에 머물면서 오염물질만 빠르게 흡수하고 고형물은 채널을 따라 흘러가므로 막힘이나 간섭이 발생하지 않는다"고 설명했다.

연구팀은 이 장치를 이용해 최근 유럽에서 환경 문제 물질로 규제받기 시작한 과불화화합물(PFAS)과 항경련제 성분인 카바마제핀(CBZ)을 검출하는 데 성공했다. 특히 모래가 섞인 슬러리 시료에서도 여과과정 없이 한 번에 추출이 가능함을 입증했다.

장치 검증시험에선 PFAS는 5분 이내에 분석신호가 검출됐으며 슬러리 시료에서 추출한 카바마제핀은 고성능 액체크로마토그래피(HPLC) 분석을 통해 명확히 확인하는데 성공했다.

연구팀은 이번 기술이 분석자동화와 소형화에 적합한 플랫폼 기술로 환경오염 모니터링, 식품 잔류농약 검사, 의약·바이오 시료 분석 등 다양한 산업 분야로 확장될 것으로 보고 있다.

연구 결과는 센서 분야 국제학술지 'ACS Sensors'에 지난해 12월 표지논문으로 게재됐다.
 
김주현 박사는 "복잡한 전처리 과정을 하나로 줄일 수 있다는 점에서 현장분석과 자동화 시스템에 큰 장점이 있다"며 "국민 생활 안전과 직결되는 환경·식품 분석기술의 신뢰도를 높이는 데 기여할 것"이라고 말했다.


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