사이클론 이용한 공기 중 세균·곰팡이 실시간으로 탐지 기술 개발

한국연구재단 "부유미생물 고농축 액상포집·ATP 발광 유도효소 고정화 기술"

임효인 기자

임효인 기자

  • 승인 2020-04-01 17:08
  • 수정 2020-04-01 17:08
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무선 컨트롤이 가능한 실시간 부유미생물 모니터링 장비. 한국연구재단 제공
공기 중 떠다니는 세균이나 곰팡이의 농도를 실시간으로 탐지할 수 있는 바이오에어로졸 모니터링 시스템 기술이 개발됐다. 바이오에어로졸은 생물학적 기원을 가진 공기 중 부유입자를 통칭한다.

한국연구재단은 정재희 세종대 교수와 김병찬 KIST 환경복지연구센터장 연구팀이 공기 중 부유미생물이 가진 생체물질·ATP의 농도를 실시간으로 측정하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. ATP(Adenosine Triphosphate·아데노신 삼인산)는 생명체의 세포가 호흡·대사 등을 위해 에너지로 사용하는 물질로 인산기가 떨어지면서 에너지가 발생된다.

연구팀은 청소기부터 화력발전소에 이르기까지 공기에 섞여 있는 먼지를 포집하는 데 널리 쓰이는 사이클론을 개량해 부유미생물을 액상으로 100만 배까지 농축하는 데 성공했다. 기존 미국 연구팀이 달성한 78만 배보다 향상된 것으로 공기 1㎥(액체로 환산 시 1000ℓ)당 100CFU 정도로 존재하는 미생물을 100만분의 1인 단 1㎖의 액상으로 포집할 수 있는 수준이다.

연구팀이 개발한 기술의 핵심은 시료와 닿는 사이클론 내부 표면을 균일한 액막이 형성되도록 초친수성 물질로 처리한 것이다. 이를 통해 공기 중 시료를 액상 계면에 자연스럽게 액화 포집하는 동시에 바로 탐지부로 이송되도록 자동화하는 데 성공했다. 연구팀은 상온에서도 한 달 이상 활성을 유지할 수 있도록 발광효소와 기질을 디스크 형태의 종이에 동시에 고정화해 탐지부를 구성함으로써 모니터링의 지속성을 보완했다.

다중이용시설인 서울시 내 6개 지하철 역사에서 개발된 시스템에 대한 현장적용 평가를 실시한 결과 5분마다 연속적으로 부유미생물 농도정보를 얻을 수 있었고 이 정보는 기존 콜로니 계수법으로 측정한 농도와 근사한 것으로 나타났다.

연구팀이 개발한 시스템은 환경성 질환이나 전염성 질병과 관련된 부유미생물을 포착, 안심할 수 있는 생활환경 조성을 위해 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 "향후 현장의 특성을 고려한 다양한 실내외 대기환경을 모니터링할 수 있는 실용화 연구를 계속할 계획"이라고 밝혔다.

과학기술정통부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구), 환경부·KIST 등의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 'ACS 센서(ACS Sensors)'에 표지논문으로 지난 2월 28일 게재됐다. 임효인 기자

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