은 나노 입자를 마이크론 크기의 자성 복합체 위에 3차원 구조로 고정함으로써, 유해 미생물에 치명적인 피해를 주는 은 나노 복합체 소재가 국내 융합 연구진에 의해 개발됐다.
우경자 한국과학기술연구원(원장 문길주, 이하 KIST) 분자인식연구센터 박사팀과 고광표 서울대학교 보건대학원 교수팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 나노·소재 기술 개발사업 및 KIST 기관 고유사업의 일환으로 수행됐다.
영국 왕립화학회가 출판하는 세계적 국제학술지인 ‘Journal of Materials Chemistry B’ 제1권 21호의 표지 논문으로 선정(5월 8일 온라인 게재)됐고, 오는 7일 출판 예정이다.
최근 사스(SARS)와 조류 독감, 집단 식중독 등 각종 바이러스에 의한 발병이 급증하며 나노 소재를 유해 미생물 제거에 이용하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
은 나노 입자는 유해 미생물에 대해 우수한 효용을 나타내지만, 외부로 유실되면 생명체에 독성을 나타낼 수 있다. 은 나노 입자는 작을수록 독성이 심하며, 입자와 이온이 모두 효용을 나타낸다. 따라서 이를 이용한 유해 미생물 제거 연구는 20나노미터(nm) 이하의 단위 나노 입자에 집중돼 있고, 단위 나노 입자를 사용하는 한 외부로의 유실 문제를 근본적으로 해결할 수 없다.
핵심 돌파구는 자성 마이크론 소재에 은 나노 입자를 견고하게 결합해 회수와 분산성을 확보함으로써 환경 오염을 줄이고 노출된 나노 입자 표면이 유해 미생물에 직접 작용하게 해야 한다.
우 박사와 고 교수 공동 연구팀은 자성이 있는 마이크론 크기의 구형 소재 위에 핵과 핵을 떠받치는 기둥을 함께 감싸는 견고한 3차원 구조로 고정된 은 나노 복합체 소재를 개발하고, 유해 미생물 제거 효과 및 그 메커니즘을 밝혀냈다. 연구팀은 자성 마이크론 소재 표면에 많은 팔을 만들고, 팔 끝에 은으로 된 핵(1~3nm)을 매단 후, 이 핵을 적정 크기로 뭉쳐 간격을 재배치했다. 이후 재배치된 핵과 팔을 함께 감싸는 은 나노 입자를 고정시켜 견고한 3차원 구조의 은 나노 복합체 소재를 완성했다. 복합체 표면은 은 나노 입자와 이온이 상호보완적으로 덮고 있는 독특한 구조이며, 항균·항바이러스 작용에 시너지 효과를 줄 것으로 예측했다.
개발된 소재를 박테리아와 바이러스 제거 실험에 적용한 결과, 99% 이상의 제거율을 기록했다.
우 박사는 "이번 연구를 통해 새로운 구조의 나노복합 소재를 개발해 원천기술 확보와 그린환경 구축, 삶의 질 향상의 토대를 마련했다"고 연구 의의를 밝혔다.
이진 기자 miffy@chosunbiz.com