국내 연구진이 일상생활에서 곰팡이를 실시간으로 검출할 수 있는 곰팡이 검출 시스템을  개발했다.

고려대학교 공과대학 기계공학부 이병양 교수 연구팀은 꿈의 소재라 불리는 탄소나노튜브에 곰팡이와 특이적으로 붙는 리셉터를 결합하는 형식으로 핵심 센서부를 고안했다. 

또한, 리셉터의 수명을 늘리기 위해 낮은 온도에서 검출할 수 있는 기능을 구현했다. 공기 중 곰팡이균이 액체에 포집된 후 탄소나노튜브 센서에 다다르면, 리셉터가 곰팡이균과 결합하고 이 결합을 탄소나노튜브가 감지하게 된다. 

* 탄소나노튜브 : 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 중심축이 비어있는 원기둥 형태의 탄소원자로 이루어진 물질이다. 탄소나노튜브는 여러 특이한 성질을 가지고 있어서, 나노공학, 전기공학, 광학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

* 리셉터 : 세포 표면에서 일반적으로 볼 수 있는 분자로서, 세포 외부로부터 화학신호를 받거나 외부와 상호작용한다. 이런 외부물질이 수용체와 결합하여 세포 반응을 일으키거나 세포를 고정화하는데 사용된다.

이전에는 공기 중 곰팡이균을 필터 등에 포집하고 곰팡이균의 유전자를 일일이 해독해 최종 진단하는 데까지 3일~5일이 소요됐다. 고가의 유전자 분석장비와 전문 인력도 필요했다. 

하지만 이번에 개발된 장비는 전문가가 아니어도 쉽게 사용할 수 있고 실시간으로 공기 중 부유 곰팡이의 종류와 농도를 10pg/ml단위까지 정밀하게 검출해 낼 수 있으며, 검사결과는 간단한 컴퓨터 혹은 무선단말기로 알 수 있다. 

연구진은 이번에 일상생활에서 가장 흔히 노출되는 천식 및 알레르기 관련 곰팡이 종류인 아스퍼지럴스 니거(Aspergilus Niger) 및 알터나리아 알터나타(Alternaria Alternata) 2종의 곰팡이균을 통해 시스템을 구축했다. 

그 결과 정확도에서 기존 검사법과 같으면서 시간은 거의 실시간으로 확인가능하여 이 기술을 실제제품에 활용할 경우 천식, 알레르기 등 실내공기로 인한 많은 질환 예방에 전환점이 될 것으로 보고 있다.  또한, 간단한 세척으로 센서를 초기상태로 되돌릴 수 있어 반복적인 사용이 가능하기 때문에 실용화의 가능성이 매우 높다. 

이번 연구는 환경산업기술원의 과제 생활공감 환경보건기술개발사업의 지원을 받아 시행됐으며, 환경과학기술분야의 권위 있는 국제학술지인 '인바이런멘털 사이언스 앤드 테크놀러지(Environmental Science and Technology)'誌 4월 12일자로 온라인 개재됐다.

* 논문명: Fully Automated Field-Deployable Bioaerosol Monitoring System
이번 논문의 제1저자는 김준협(28) 고려대 기계공학과 석사학위 졸업생(사진)이며 이병양 고려대 교수(45)가 교신저자로 참여했다.

이병양 고려대 교수는 “향후 검출할 수 있는 병원균수를 늘리고 국제표준검출법에 맞게 공기중 농도 검출 기능까지 개발하여 각종 해로운 공기중 병원인자를 모니터링 할 수 있도록, 기존 공기청정기에 접목된 실내 공기 환경 모니터링 장비의 상용화에 활용할 계획”이라고 밝혔다.