경북대 화학과 이혜진 교수 연구팀
분석화학 분야 권위적인 국제학술지에 논문 게재
MOF 기반 연구 체계적 분석… 차세대 환경 센서 발전 방향 제시
경북대학교 화학과 이혜진 교수 연구팀이 발암성 환경오염 물질을 보다 정확하게 검출할 수 있는 차세대 '멀티모드 센싱(Multi-mode Sensing)' 전략을 제시해 화제가 되고 있다.
경북대는 이혜진 교수팀의 관련 리뷰 논문이 분석화학 분야 국제학술지인 'Trends in Environmental Analytical Chemistry'에 게재됐다고 14일 밝혔다. 해당 학술지는 전 세계 학술지의 논문 인용 횟수와 영향력 등을 평가하는 국제 지표인 JCR(Journal Citation Reports)에서 상위 0.5%에 해당한다.
농약과 과불화화합물(PFAS), 중금속, 다환방향족탄화수소(PAHs) 등 발암성·난분해성 환경오염 물질은 낮은 농도로 복합 존재하는 경우가 많아 정밀한 검출이 어려운 것으로 알려져 있다. 기존 단일 신호 기반 분석법은 복잡한 환경 시료에서 다른 물질의 간섭을 받기 쉬워 분석 정확도와 신뢰성 확보에 한계가 있었다.
이혜진 교수 연구팀은 이를 해결하고자 금속-유기 골격체(MOFs)를 활용한 이중·다중 모드 센싱 전략의 필요성을 제시했다. MOF는 금속과 유기물로 구성된 다공성 신소재다. 넓은 표면적과 조절 가능한 기공 구조를 갖춰 차세대 환경 센서 소재로 주목받고 있다.
특히 전기화학·광학 등 서로 다른 분석 신호를 동시에 활용해 데이터를 상호 검증하는 방식이 분석의 정확도와 신뢰성을 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 2020년부터 2026년까지 발표된 MOF 기반 환경오염물질 분석 연구를 체계적으로 비교·분석하며, MOF 기반 센서가 단순 흡착제를 넘어 능동적인 신호 변환기 역할까지 수행할 수 있다는 점을 제시했다.
또 전기화학 반응과 광학 신호를 결합하거나 스마트폰 연동 기술을 접목할 경우, 고가의 분석 장비 없이도 현장에서 즉각적인 오염물질 모니터링이 가능한 차세대 플랫폼으로 발전할 수 있을 것으로 전망했다. 연구팀은 향후 스마트폰 기반 휴대형 센서와 결합하면 실시간 환경오염 분석에도 활용 가능성이 클 것으로 내다봤다.
이혜진 교수는 "이번 연구는 환경오염 물질 분석의 한계를 극복하기 위해 전 세계적으로 수행된 다중 모드 센싱 연구를 분석하고 새로운 방향성을 제시했다"며 "환경 분석을 넘어 식품·웰빙·에너지 분야로의 확장 가능성도 보여줬다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실지원사업과 중견연구자지원사업, 대구RISE센터의 'RISE 글로컬대학 30 사업' 지원을 받아 수행됐다. 교신저자는 이혜진 교수와 경북대 기초학문융합연구원 첼라두라이 카루피아 연구교수이며, 제1저자는 화학과 루쟈란 박사과정생이다.
