울산과학기술원(UNIST) 기계 및 원자력공학부의 장재성 교수팀은 ‘정전기력’을 이용해 바이러스를 채집하는 장치를 개발했다고 21일 밝혔다.
연구팀에 따르면 바이러스 입자가 전하를 띠게 만들어 전기적으로 끌어당기는 ‘전기식 바이러스 농축기’로 이 농축기는 1㎛(미크론, 1㎛는 100만 분의 1m) 미만의 작은 입자도 효과적으로 채집하며, 채집한 바이러스를 손상시키지 않는다.
장 교수는 “새로운 장치는 전기적인 힘으로 부드럽게 끌어당기므로 부서지기 쉽고 민감한 바이러스의 채집에도 유리하다”며 “공기를 통한 전염병 예방과 역학조사 등에 크게 도움이 될 것”이라고 말했다.
일반적으로 공기 중에 바이러스나 박테리아 등이 섞인 바이오에어로졸(bioaerosols)은 입자의 ‘관성충돌’을 이용해 채집한다. 강한 압력차로 공기를 빨아들일 때 큰 운동량을 얻게 된 입자들을 고체나 액체 표면에 충돌시켜 채집하는 원리다. 채집된 바이러스 입자는 후속 분석을 거쳐 종류와 농도를 파악한다. 그런데 이 방식은 지름 1㎛ 미만의 입자부터 채집효율이 떨어진다. 0.3㎛가 되면 채집효율이 50%에 이르고 0.03~0.1㎛의 미세한 입자는 10%도 잡지 못한다. 또 바이러스 입자가 용액과 충돌할 때 손상될 위험도 있다.
장재성 교수팀이 개발한 농축기는 전기적인 힘으로 잡아당기기 때문에 0.1㎛ 미만의 입자라도 높은 전기이동도를 가져 효율적인 채집이 가능하다. 또 채집속도가 낮으므로 바이러스 입자가 용액에 부딪치는 충격도 줄일 수 있다. 이 덕분에 활성(live) 바이러스 농도가 높아져 추후 분석에도 유리하다.
장 교수는 “고유량·고속의 채집 방법들과 달리, 이번 농축기는 입구에서 농도를 정확히 측정할 수 있고 전력소모도 적어 휴대용으로 제작하기 쉬운 장점도 있다”며 “현재 국내 특허 등록이 완료됐으며, 채집된 입자를 신속히 감지할 센서 연구도 진행 중”이라고 밝혔다. 그는 이어 “조류독감, 신종플루, 메르스, 구제역 같은 의료안전뿐 아니라 다양한 분야에서 응용될 수 있다”며 “향후 생물학 무기 및 테러에 대처할 국방 분야, 공기청정기와 같은 산업 분야, 대기 측정 등 환경 분야에도 크게 기여할 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구는 환경공학 분야의 세계적인 저널 ‘환경과학기술(Environmental Science & Technology) 11월호에 게재됐다.
