[로이슈 전여송 기자] 국내 연구진이 일상 환경 내 공기 중 부유미생물을 효과적으로 제어할 수 있는 획기적인 나노구조체를 개발했다.

세종대학교(총장 엄종화)는 본교 기계공학과 정재희 교수 연구팀이 한국생산기술연구원 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원 연구팀과 공동으로 ‘물리/광역학 이중 살균 나노블레이드 섬유(Dual-Action Antibacterial Nanoblades)’를 개발했다고 5일 밝혔다. 관련 연구 논문은 재료과학 분야의 권위 있는 국제 학술지 Advanced Functional Materials (IF 19.0, JCR 상위 4.81%) 7월 24일자 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다.

해당 연구에는 정재희 교수와 최동윤 수석연구원이 교신저자로, 한국생산기술연구원 박세계 박사후연구원과 세종대 이승연 석사과정생이 제1저자로 참여했다.

기존 개인보호장비(PPE)는 병원체의 침입을 물리적으로 차단하는 데 초점을 맞추고 있으나, 표면에 잔존하는 바이러스나 박테리아는 제거하지 못해 2차 감염의 위험이 존재한다. 특히 코로나19 팬데믹 이후, 공기 중 병원체를 완전히 제거할 수 있는 능동적 살균 기술의 필요성이 크게 대두되고 있다.

연구진은 이러한 한계를 극복하기 위해 세계 최초로 기계적 살균과 광역학적 살균을 융합한 이중 살균 나노블레이드 섬유를 개발했다. 이는 폴리디메틸실록산(PDMS)이 코팅된 폴리프로필렌 섬유 위에 Mg–Al 이중층 수산화물을 수열합성해 날카로운 나노블레이드 구조를 형성한 것으로, 실제 호흡 유동만으로도 대장균(E. coli)과 황색포도상구균(S. aureus)을 각각 99.5%, 95% 이상 비활성화시키는 기계적 살균 효과를 입증했다.

또한, 여기에 정전기적으로 흡착시킨 가시광 활성 염료는 형광등 등의 일반적인 조명하에서 활성산소(ROS)를 생성해 광역학 살균 기능을 수행한다. 이를 통해 접촉식(기계적)과 비접촉식(광역학) 살균이 동시에 작동하는 이중 살균 메커니즘을 구현했다.

해당 기술은 짧은 시간 내 병원균을 완전 사멸시킬 수 있어 의료진 보호뿐 아니라 감염병 대응에 효과적이다. 고령자, 영유아, 면역저하자 등 감염 취약계층의 생활공간뿐만 아니라 항균 필름, 공기정화 필터, 스마트 방역 섬유 등 다양한 고부가가치 방역 소재 제품으로의 확장 가능성도 높아, 향후 글로벌 방역 소재 산업의 경쟁력 제고에도 기여할 것으로 기대된다.

정재희 교수는 “이번 연구는 지속 가능한 항균 소재 기술 개발의 일환으로, 일상적인 빛 에너지와 호흡 시 발생하는 공기 흐름만으로도 화학적 및 물리적 살균을 동시에 실현한 데 의의가 있다”며 “앞으로 살균 성능을 더욱 향상하고 안정성을 높이는 후속 연구를 이어갈 예정”이라고 밝혔다.

최동윤 수석연구원도 “이번 이중 살균 나노블레이드 기술은 고기능성 방역소재 개발에 새로운 패러다임을 제시하는 것으로, 향후 다양한 생활환경과 의료현장에 적용할 수 있는 실용적 기술로 발전시켜 나갈 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 나노 소재기술개발 및 중견연구, 한국생산기술연구원의 기관주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr