KBSI, 친환경 고감도 독성물질 검출 기술 개발

[이데일리 이연호 기자] 국내 연구진이 유독성 물질인 페놀류를 현장에서 즉시 검출할 수 있는 고감도·저비용 전기화학 촉매 개발에 성공했다.

수용액 상태의 촉매. 사진=KBSI.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 환경·소재 분석본부 김해진 박사 연구팀이 인하대학교 허윤석 교수 연구팀과 공동연구를 통해 독성을 지닌 페놀류를 고감도로 검출할 수 있는 전기화학 센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

독성물질인 페놀류 검출에는 주로 금을 촉매로 사용하는데 연구진은 반도체(ZnS·황화아연) 나노막대에 금 나노입자를 입힌 복합체를 활용해 금 촉매의 8% 분량 금만 사용하면서도 25배나 감도가 뛰어난 촉매를 만들었다.

나노막대는 면이 아닌 선 구조를 지녀 복합체로 만들었을 때 전기 신호가 한 방향으로 빠르게 이동할 수 있어 감도가 좋고 사용 후 검출 능력의 회복도 빠른 전기화학 촉매로 활용이 가능하다.

나노막대와 금 이온 수용액에 태양빛을 쬐어주는 광증착(Photodeposition) 공정만으로 금 나노입자가 반도체 표면에 직접 접착되기 때문에 화학적 용매의 사용을 최소화 하는 친환경 공정으로 제작이 가능하다. 이렇게 제작된 촉매는 페놀류의 독성물질과 반응할 경우 전자를 페놀류에 내어주는데 이때 일어나는 산화·환원 반응에 따라 생성되는 전류 값을 읽어내는 원리로 독성물질인 페놀류를 고감도로 검출하게 된다.

연구팀은 주변 오염수를 대상으로 한 실험을 통해 다양한 페놀류의 이온 및 독성 물질 후보군들을 검출해 촉매의 높은 감도 및 신뢰도를 확인했다. 지난 1991년 낙동강 페놀 유출사건으로 유명한 페놀은 비슷한 구조를 지닌 물질들과 함께 페놀류로 분류되는데 모두 피부에 닿는 것만으로도 치명적인 유독물질이며 심한 악취가 나지만 무색이다. KBSI 연구팀은 고감도 전기화학 촉매를 합성했고 인하대 연구팀과 촉매의 전기화학적 특성 분석 및 응용에 대한 연구도 함께 진행했다.

이번 연구결과는 화학·환경 분야 권위적인 학술지인 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’에 2월 18일 표지논문으로 게재됐다.