한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 나노바이오융합연구실 정호상 박사 연구팀이 KOTITI 시험연구원과의 융합연구를 통해 환경 오염과 먹이사슬로 인한 인체 및 유전 독성을 일으킨다고 잘 알려진 미세 플라스틱을 현장에서 신속 및 고감도로 검출하는 기술을 세계 최초로 개발했다.
연구팀이 개발한 현장형 미세 플라스틱 검출기술은 키트(Kit)형이다.
간단한 주사기 필터에 걸러지는 형태로 전 처리 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(nano pocket) 형태의 플라즈모닉 소재를 합성하고 포집된 미세 플라스틱의 광학 신호를 증폭할 수 있도록 개발했다.
주사기를 통해 미세 플라스틱이 포함된 시료를 통과시키면 나노 포켓형 플라즈모닉 소재상에서 미세 플라스틱의 라만 분광 신호가 증폭되어 고감도 검출이 가능해진다.
해당 기술은 나노미터 스케일의 미세 플라스틱 검출에도 적용할 수 있다.
또한 연구팀은 미세 플라스틱의 고유한 라만 분광 신호를 인공지능(AI)에게 미리 학습시켜, 환경 시료 내에 방해 요소가 있더라도 획득한 신호가 미세 플라스틱에 해당하는지를 인공지능이 판단하도록 했다.
이를 통해 복잡한 환경 또는 인체 시료 내에서도 미세 플라스틱만 정확하게 판별할 수 있을 뿐 아니라 농도와 분포, 종류까지도 함께 식별할 수 있도록 개발했다.
기존 미세 플라스틱 검출기술은 현장에서 활용하기 어려운 반면 이 기술은 전 처리 과정을 필터 형태로 거르고 장비의 성능을 높이는 대신 소재의 민감도를 증진했다.
또한 숙련된 연구자의 분석 능력을 인공지능으로 대체한 것이 가장 큰 차별점이다.
여기에 검출기기 또한 휴대용 라만분광기를 사용해 현장 검출 가능성까지 높였다는 장점이 있다.
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.
