환경 유해물질, 부착형 웨어러블 식물 센서로 실시간 감지한다

국내 연구진이 환경 유해물질인 6-PPD를 실시간으로 감지할 수 있는 고성능 웨어러블 식물 센서 를 개발했다.

국가독성과학연구소 미래환경영향연구센터 정성미 박사 연구팀은 20일, 살아있는 식물에 부착해 비파괴적으로 오염 물질을 감지할 수 있는 스마트 센서를 구현했다고 밝혔다.

6-PPD는 자동차 타이어 제조 시 고무 안정제를 위해 흔히 사용되는 유기 화학 물질이다.

하지만 이 물질은 수질 오염뿐만 아니라 수생 생물에 심각한 피해를 유발하는 것으로 알려져 있으며, 최근 환경오염의 주요 인자로 주목받고 있다.

기존 감지 방식은 시료 채취, 분쇄, 동결건조 등의 복잡한 전처리가 필수여서 실시간 감지가 어렵다는 한계가 있었다.

이번에 개발된 웨어러블 식물 센서는 산화철 나노큐브(IONC)와 탄소나노튜브 나노리본(CNR)을 결합한 하이브리드 촉매 구조를 통해 기존 대비 5배 이상 향상된 전기촉매 활성을 구현했다.

특히 이 구조는 높은 표면적과 우수한 전도성을 기반으로 극미량의 6-PPD도 정밀하게 검출할 수 있도록 설계됐다.

이를 젤라틴 하이드로젤 기반 반고체 전해질과 통합해 식물 잎에 직접 부착 가능한 웨어러블 형태로 구현해 실시간 오염물질 감지가 가능해졌다.

정성미 박사는 “이번에 개발한 웨어러블 스마트 식물 센서는 다양한 식물종에 유해화합물이 축적되는 과정을 신속하고 정밀하게 모니터링할 수 있는 차세대 플랫폼으로, 스마트 농업, 환경안전, 웨어러블 헬스케어 분야 등 다양한 산업에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

또한 “농업 생태계와 환경 매트릭스에서 유해물질을 실시간으로 모니터링함으로써 식량안보, 환경 지속 가능성, 공중 보건 보호에도 크게 기여할 것으로 기대한다”고 강조했다.

이번 성과는 고감도, 고선택성 환경 센서 분야에서의 기술 한계를 뛰어넘은 성과로 평가받고 있으며, 스마트 농업과 환경 보건 융합 기술의 대표적인 사례로 주목받고 있다.

실제로 이 기술은 유해물질이 식물 체내에 축적되는 시점을 실시간으로 확인할 수 있어, 환경 정책 수립이나 오염 대응 조치에도 유용하게 활용될 전망이다.

해당 연구는 환경 분야 권위 학술지인 ‘유해물질저널(Journal of Hazardous Materials)’에 게재되며 국제적으로도 높은 관심을 받고 있다.

앞으로 실내외 다양한 환경 조건에서 적용 가능한 스마트 환경 감지 플랫폼으로의 확장 가능성도 제시하고 있다.

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박세준 (karung2@sabanamedia.com) 기사제보