기계연, 물 속 은나노 물질 측정 기술 개발

[산업일보]
세계 최초로 물 속에 존재하는 극미량의 은(銀)나노선 및 은나노 입자를 선별하고 농도를 측정하는 기술이 개발됐다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택) 나노역학연구실 김덕종 박사팀은 미래창조과학부 국가그린나노기술개발사업인 ‘1차원 나노물질의 환경매체 내 거동 및 독성 모니터링기술 개발(연구책임자: 고려대학교 기계공학과 신세현 교수)’을 통해 이 같은 성과를 거뒀다고 발표했다.

김덕종 박사팀은 수용액 샘플 속에 존재하는 나노물질을 10분 간 작업 전극에 흡착한 후 1분 정도 전기화학적으로 산화시키면서 산화될 때의 전위 값으로 은나노 물질의 종류를 판별하고, 전류 값으로는 은나노 물질의 농도를 측정하는데 성공했다. 이처럼 은나노 물질의 종류와 농도를 동시에 파악할 수 있는 기술을 개발한 것은 김 박사팀이 처음이다.

기존에 사용돼 온 고주파 유도 결합 플라즈마 방법의 경우 은나노 물질 종류의 구별없이 농도 파악만 가능했고, 질산으로 은나노 물질을 녹여 이온화시키는 전처리 과정이 필요했기 때문에 하루 이상의 시간이 소요돼 현장 측정이 불가능했다.

나노물질에서 은나노선과 은나노입자를 판별하는 기술은 산업계, 특히 고품질의 투명전극을 제조하는 분야 등에서 널리 활용될 것으로 보인다.

최근 은나노선으로 그물구조를 만들어 투명하고 전기전도성이 우수한 투명전극을 생산하려는 움직임이 활발하다. 이 작업은 용액 공정으로 진행되는데, 은나노선이 시간이 경과함에 따라 산화되면서 은나노입자로 변하기 때문에 고품질의 투명전극 생산에 어려움을 겪었다. 하지만 이번에 김 박사팀이 개발한 기술을 적용하면 현장에서 직접 산화 여부를 파악할 수 있어 고품질의 투명전극 생산이 가능할 전망이다.

이와 함께 계곡, 강, 바다 등의 수계환경 속 은나노 물질에 대한 모니터링도 수월해질 전망이다. 최근 다양한 은나노 제품들이 생산되면서 은나노 물질의 강한 향균 특성이 환경 생태계와 인체에 어떤 영향을 미치는지에 대한 관심이 높아지고 있다. 김 박사팀이 개발한 기술을 적용하면 은나노 물질의 종류와 농도를 빠르고 정확하게 파악할 수 있는 현장 측정이 가능하게 돼 꾸준한 수계환경 모니터링에 대한 사회적 요구에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

연구책임자인 김덕종 박사는 “지금까지는 현장에서 은나노선과 은나노입자를 분별하고 농도를 측정하는데 어려움을 겪었지만 이번에 개발된 기술로 물 속 은나노 물질 분류는 물론 품질 관리까지 가능하게 됐다”며 “관련 기업으로의 기술이전을 통해 휴대용 나노물질 모니터링 장비를 개발하고 은나노 물질을 산업적으로 활용하는 데 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.