[미래기술25]코로나19도 나노과학으로 잡는다

[이데일리 강민구 기자] 코로나19가 지속하면서 마스크를 착용하거나 열화상 카메라에 서서 온도를 확인하는 것은 일상이 됐습니다. 그런데 그 속에도 나노기술이 숨겨져 있습니다. 나노기술은 미세한 세계를 다루기 때문에 감염균이 우리 입속으로 들어오는 것을 막거나 센서를 통한 체온 점검, 주변 오염원 농도 파악 등을 가능케 합니다.

진단 키트 오류 줄이고, 접촉하지 않고 온도 파악

우선 확진자 판정을 쉽고 빠르게 도울 수 있습니다. 나노기술이 바이오센서에 접목되면 기존에 4~6시간 걸리던 진단을 더 빨리 끝낼 수 있습니다. 대표적으로 쓰이는 분자 진단키트는 바이러스 유전자 RNA의 특정 염기서열을 역전사 중합효소 연쇄반응으로 증폭시킨 후 분석하는 방법으로 감염 여부를 확인합니다. 나노 공정을 도입하면 민감성, 정밀성을 높이면서 검사가 잘못돼 결과가 바뀌는 위음성·위양성과 같은 사례도 줄일 수 있습니다.

카페, 식당처럼 우리가 편하게 이용하는 곳에서 볼 수 있는 적외선 열 영상 카메라도 나노기술이 적용된 사례입니다. 카메라에 다가가면 위치를 파악하고 체온을 알려주는 숫자가 나타납니다. 접촉하지 않고도 체온을 파악할 수 있어 감염 위험을 막아줍니다. 나노종합기술원과 국내 기업 트루윈은 핵심 부품을 국산화하고, 독일, 미국에서 수입해야 했던 카메라를 국산화했습니다.

나노기술로 만든 센서는 가스 센서나 공기청정기 속에도 들어가 이산화탄소, 포름알데히드와 같은 유해성 가스 농도를 측정하게 돕기도 합니다. 과거 공기청정기가 단순하게 미세먼지와 같은 큰 입자만 걸러줬다면 이제는 세균, 바이러스의 농도를 탐지하고 걸러주는 장치로 발전하고 있습니다. 연구가 더 이뤄져야 하지만 사람이 호흡하는 과정에서 입에서 나오는 들숨, 날숨으로 질병이나 환경을 감시하는 시장도 이스라엘을 중심으로 태동하고 있습니다.

티엔에스가 만든 코로나19 분자진단키트.(자료=과학기술통신부)

투명·항바이러스 기능 갖춘 마스크…“방역 대응 핵심 기술로 주목”

나노섬유 기술을 활용한 마스크를 개발해 자연친화적으로 분해되고, 사람의 입모양도 확인하도록 투명성을 높이려는 연구가 이뤄지고 있습니다. 바이러스 예방 기능도 발전해 기존 정전식 필터 대신 나노 필터를 이용해 바이러스를 효과적으로 차단할 수 있고, 항바이러스 기능을 코팅된 마스크를 착용해 보다 안전하게 감염병에 대처할 수 있습니다.

감염성 질병을 효과적으로 예방하기 위해 나노구조체를 이용한 백신 개발도 이뤄지고 있습니다. KAIST 연구팀은 브루셀라 세균의 외막 단백질을 인플루엔자 바이러스 항원 전달체로 활용해 인플루엔자에 대항하는 새로운 백신 플랫폼을 개발하고, 여러 종의 인플루엔자 바이러스 감염을 예방할 수 있다는 연구결과를 내놓기도 했습니다.

배충식 KAIST 코로나대응 과학기술뉴딜사업단장은 “바이러스균을 멸균하고, 비말이나 바이러스 센싱에도 나노기술이 들어간다”며 “나노센서가 실내 공기 중 특정 지역 오염도를 측정해서 방역 경보 등의 조치가 가능하도록 발전하고 있다”고 설명했습니다. 그러면서 “단순히 분자진단키트만 쓰기보다 센서, 액츄에이터, 영상 기술을 함께 동원해 정밀도를 높이는 등 감염원 센싱, 진단, 보호까지 우리가 코로나19 위협에 대처하는데 핵심이 되는 기술로 주목받고 있다”고 덧붙였습니다.