성균관대학교(총장 유지범)는 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀이 세계 최초로 다양한 환경 시료에서 나노플라스틱을 고감도로 정밀 분석할 수 있는 전기화학 기반의 ‘범용 센서’를 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 고려대, 한국교통대와 공동연구로 수행됐다. 연구 결과는 환경공학 분야 세계적 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’에 6월 28일자 온라인 게재돼 국제적 주목을 받고 있다.

연구팀은 도깨비풀이 동물의 털에 씨앗을 붙여 이동하는 자연 현상인 ‘외부전파(epizoochory)’에서 착안해, 나노플라스틱을 단백질로 ‘붙이고’ 다시 ‘떼어내는’ 생물모사 센서 구조를 고안했다. 이 센서는 전극 표면에 기능화된 아밀로이드 올리고머 단백질이 나노플라스틱과 상호작용할 때 발생하는 전기 신호의 변화를 활용해, 나노 수준 입자도 정밀하게 검출할 수 있도록 설계됐다.

특히 금 나노구조 기반 미세 돌기 표면을 통해 단백질의 부착력과 감지 민감도를 극대화함으로써, 기존 기술 대비 500배 이상 향상된 감지 민감도(LOD: 0.679 ng/mL)를 확보했다. 또 물벼룩, 날치알, 인체 혈청 등 실제 시료에서도 높은 정밀도와 재현성을 입증해 범용 진단 플랫폼으로서의 실효성과 확장 가능성을 보여줬다.

박진성 교수는 “기존 기술은 특정 고분자나 형상에만 국한됐지만, 본 기술은 다양한 환경 조건에서도 나노플라스틱을 고감도로 분석할 수 있는 세계 최초의 범용 플랫폼”이라며 “고가 장비 없이도 현장 분석이 가능해 향후 수질, 토양, 식품 안전 등 여러 분야에서 실용화가 기대된다”고 밝혔다.

공동 제1저자인 김치현·박주형 박사는 “단백질 부착 특성과 전기화학 신호 해석을 접목해 극미량의 나노플라스틱을 정량 검출한 것이 본 연구의 핵심”이라며 “인체 건강 영향 분석과 환경 오염 조사에 활용 가능한 간편 진단 기술로 발전시킬 계획”이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 보건복지부 등 정부 부처의 지원 아래 한국연구재단 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업 등 다수의 국가 연구개발 과제로 수행됐다.