[더테크=조명의 기자] 환경 오염과 인체 및 유전 독성을 유발하는 미세 플라스틱을 현장에서 쉽고 빠르게 고감도로 검출할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국재료연구원(KIMS, 이하 재료연)은 나노바이오융합연구실 정호상 박사 연구팀이 KOTITI 시험연구원과의 융합연구를 통해 이와 같은 기술을 세계 최초로 개발했다고 14일 밝혔다.

연구팀이 개발한 현장형 미세 플라스틱 검출기술은 키트형이다. 간단한 주사기 필터에 걸러지는 형태로, 전처리 과정 없이 20분 이내에 미세 플라스틱의 종류와 개수, 분포 등을 파악할 수 있다. 

연구팀은 미세 플라스틱이 필터를 통해 걸러질 수 있다는 사실에 착안했다. 마이크로 스케일의 기공을 가지는 종이필터 표면에 미세 플라스틱을 포집할 수 있는 나노 포켓 형태의 플라즈모닉 소재를 합성하고, 포집된 미세 플라스틱의 광학 신호를 증폭할 수 있도록 했다. 주사기를 통해 미세 플라스틱이 포함된 시료를 통과시키면, 나노 포켓형 플라즈모닉 소재상에서 미세 플라스틱의 라만 분광 신호가 증폭되어 고감도 검출이 가능해진다. 이 기술은 나노미터 스케일의 미세 플라스틱 검출에도 적용할 수 있다는 설명이다.

또한 연구팀은 미세 플라스틱의 고유한 라만 분광 신호를 인공지능(AI)에게 미리 학습시켜, 환경 시료 내에 방해 요소가 있더라도 획득한 신호가 미세 플라스틱에 해당하는 지를 AI가 판단하도록 했다. 이를 통해 복잡한 환경 또는 인체 시료 내에서도 미세 플라스틱만 정확하게 판별할 수 있을 뿐 아니라 농도와 분포, 종류까지도 함께 식별할 수 있게 됐다. 

기존 미세 플라스틱 검출기술은 복잡한 전처리 과정과 높은 성능의 장비, 숙련된 연구자의 분석이 필요한 탓에 현장에서 활용하기가 어려웠다. 재료연은 전처리 과정을 필터 형태로 거르고 장비의 성능을 높이는 대신 소재의 민감도를 증진했으며, 숙련된 연구자의 분석 능력을 AI로 대체해 기존 기술과 차별화를 이뤘다고 설명했다. 여기에 검출기기는 휴대용 라만분광기를 사용해 현장 검출 가능성까지 높였다.

현재까지 마이크로~나노 크기의 작은 미세 플라스틱 검출방법이 없어 국제적으로 표준 검출법 설정을 위한 기술 개발이 필요한 실정이다. 이는 향후 플라스틱 제품 및 식음료 용기에 대한 규제로 이어질 수 있는 만큼 국내 원천기술 개발을 통해 미래 환경 문제로 인한 수출입 규제를 선제적으로 극복하는 기술을 개발했다는 점에서 의의가 크다고 덧붙였다.

센서가 키트형으로 만들어져 일반인도 손쉽게 검사할 수 있다는 것도 장점으로 꼽힌다.

연구책임자인 재료연 정호상 선임연구원은 “본 기술이 상용화되면 미세 플라스틱을 좀 더 쉽고 빠르게 보편적으로 검출하는 기술이 보급될 것”이라며 “재료연은 이를 기반 삼아 국민과 후세대의 안전을 위한 소재 기술 개발에 계속해서 노력을 아끼지 않을 것”이라고 말했다.

연구결과는 재료 분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼즈’에 9월 10일자로 게재됐으며 연구팀은 현재 미세 플라스틱 크기별 검출 및 인체 독성 평가를 위한 후속 연구를 진행 중이다.