세종대, 세계 최고수준 바이오미세먼지 연속 액상포집 기술개발

세종대학교 기계공학과 정재희 교수와 한국기계연구원 김상복 선임연구원 연구팀이 세계 최고 수준의 바이오미세먼지 연속 액상 포집 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

공기 중 부유하고 있는 바이러스, 박테리아, 곰팡이와 같은 미생물을 통칭해 ‘바이오미세먼지’라고 일컫는다. 환경성 질환 및 전염성 질병과 관련된 이러한 바이오미세먼지 내 박테리아와 곰팡이과 같은 미생물들은 일반적으로 콜로니계수법으로 측정되고 있다. 하지만 이는 시료 포집부터 결과 분석까지 24시간 이상의 장시간이 소요되기 때문에 현장에서 즉각적인 확인이 어렵고 노출 저감을 위한 관리로 이어지는데 어려움이 있었다.

공기 중 바이오미세먼지의 농도는 1μm 크기 이상의 미세먼지 대비, 콜로니 농도 기준으로 약 10만 배 낮은 농도로, 미세먼지에 비해 매우 희박하게 존재한다. 이로 인해 바이오미세먼지를 연속적으로 탐지가 가능할 수준의 고농축 액상 포집할 수 있는 기술이 필수적이다. 기존 기술은 이러한 포집 시료의 농축비를 높이기 위해서 포집 시간을 늘려 사용하거나 시료와 결합할 수 있는 재료를 사용하여 시료를 액체에 옮기는 방법을 사용해 왔으나, 중간과정 없이 고농축액상 포집 시료를 실시간으로 연속 공급하는데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 바이오미세먼지 포집을 위한 사이클론 내부에 초친수성 표면처리 및 액체-기체 계면 제어를 최적화함으로써, 약 240 만배 이상 세계최고 수준의 부유미생물 연속 농축성능을 확보했다. 그 결과, 실시간 탐지를 가능케 하는 바이오미세먼지 포집장치를 만들 수 있었다.

정 교수는 “최근 코로나 이슈로부터 공기 중 부유미생물에 대한 국민적 관심이 상당히 높아진 상황이다. 본 연구는 이러한 부유미생물 농도 정보를 연속적으로 확인할 수 있는 바이오미세먼지 실시간 모니터링 장비 개발의 첫 발걸음을 땐 것”이라고 말했다.

과학기술정통부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구)과 세종대 및 한국기계연구원의 기관고유과제의 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’에 1월 27일 게재됐다.