투데이코리아=김정훈 기자 | 정재희 교수(세종대학교 기계공학과, 사진) 연구팀의 ‘부유미생물 고농축 액상포집 및 ATP 발광 유도효소 고정화 기술’에 관한 연구논문이 국제학술지(ACS 센서)에 표지논문으로 게재됐다.

새종대 정재희 교수 및 KIST 김병찬 박사 연구팀은 과기정통부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구), 환경부 및 KIST 등의 지원으로 해당 논문을 발표했다.

실내 공기질 관리법의 부유 세균 및 부유 곰팡이 측정 방법은 미생물 배양법으로서 시료포집과 측정까지 1~2일이 소요된다. 따라서, 현장에서의 부유미생물에 대한 신속하고 적극적인 대처가 어려운 상황이다.

연구팀은 논문에서 ‘공기 중 떠다니는 세균이나 곰팡이의 농도를 실시간으로 탐지할 수 있는 바이오에어로졸 모니터링 시스템 기술’을 소개했다.

공기 중 부유미생물의 연속적 모니터링은 크게 포집과 검출로 나눌 수 있다.

원심력을 이용해 물질을 분리하는 사이클론 기술로 시료를 안정적으로 액화하여 포집하고 고농도로 농축했다. 사이클론 내부에 초친수성 표면처리 및 액체-기체 계면 제어를 최적화함으로써 약 100만 배 이상의 부유미생물 농축 성능을 확보했다.

시료는 부유미생물을 융해할 수 있는 열처리부를 통과해 30일 이상의 화학적 안정성을 갖는 루시퍼린/루시퍼라아제 효소 고정화 기술이 적용된 페이퍼 디스크가 포함된 검출부로 전달된다.

부유미생물 내 ATP 물질과 루시퍼라제(효소) 및 루시페린(기질)과의 반응으로부터 방출되는 생물발광을 정량화, 부유미생물 양을 실시간 모니터링할 수 있었다.

한편, 본 탐지기술은 ATP를 이용하기 때문에 일반적인 실내 공기 관리 기준인 부유세균과 부유곰팡이에 한정되며 바이러스 측정에는 적용이 불가능하다.

설계한 장비의 성능 검증을 서울 시내 6곳의 지하철 역사에서 실시간 현장 테스트를 진행한 결과 5분마다 연속으로 부유미생물 농도정보를 얻을 수 있었고 이 정보는 기존 미생물 배양법으로 측정한 농도와 근사한 것으로 나타났다.

연구팀은 향후 현장의 특성을 고려한 다양한 실내외 대기환경을 모니터링할 수 있는 실용화 연구를 계속할 계획이다.