기초과학지원연, 생필품 속 환경호르몬 검출 새 촉매 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 환경호르몬인 비스페놀A(BPA)이 플라스틱 제품은 물론 해외 유명 브랜드 의류에서도 과다 검출돼 사회 문제가 되고 있는 가운데, 국내 연구진이 생필품에서 BPA를 잡아내는 기술을 개발했다.

19일 한국기초과학지원연구원(KBSI)에 따르면 소재분석연구부 김해진·심규빈 박사 연구팀이 새로운 전구체 합성을 통해 망간 기반의 배위 고분자 물질을 개발했다.

또 열처리 과정을 통해 생산된 탄소복합소재를 촉매로 사용해 인체 유해물질인 BPA와 과산화수소(H₂O₂)의 극미량 검출에 성공했다.

BPA는 천연 호르몬과 구조적으로 유사해 내분비계를 교란하는 대표 물질로, 나노그램 수준의 적은 양에도 인체 건강에 심각한 영향을 줄 수 있다.

H₂O₂는 다양한 효소 반응에 의해 생성되는 산소 화합물로, 산화력이 강해 세포를 손상시키고 면역력을 낮춰 당뇨병, 암 등을 유발한다.

최근 두 물질의 산화 분해 촉매로 금속산화물, 탄소복합체 등 여러 입자들이 보고되고 있다.

이에 연구팀은 간단한 공정을 통해 탄화시킨 망간 화합물 이온을 중심으로 질소, 황, 산소가 둘러싼 형태(리간드)의 배위 고분자 전구체를 합성하고 열처리 과정을 거쳐 새 종류의 탄소복합소재를 개발했다.

연구팀은 이 물질을 BPA와 H₂O₂산화 반응의 촉매로 적용해 10억분의 1몰(나노몰, nM) 수준의 극미량 검출이 가능한 방법을 확보했다.

이 촉매는 값싸고 풍부한 망간(Mn) 기반의 질소, 황이 도핑된 탄소체를 활용해 폐놀계 화합물 및 H₂O₂검출의 상용화 가능성을 높였다.

또 BPA는 물론 체내 유해 활성산소종인 H₂O₂도 극미량 검출이 가능해 실시간 환경센서, 법과학 시료, 음용수, 화학물질 취급 산업 현장 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

특히 우리 생활제품인 페트병, 밀폐용기, 비닐 등에서 BPA 검출은 물론 인체 세포에서도 H₂O₂의 양을 정확히 측정할 수 있도록 활용이 가능하다.

심규빈 박사는 “간단한 공정만으로 새 구조와 조성을 가지는 망간 화합물에 기반해 배위 고분자 전구체 합성법을 정립했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 실생활 및 여러 분야에서 폭넓게 활용될 수 있도록 실시간 모니터링이 가능한 수준의 전기화학적 방법을 이용한 촉매와 망간 외에도 다양한 금속을 이용해 뛰어난 성능을 갖는 촉매를 만드는 후속 연구를 해나갈 것"이라고 말했다.

중소벤처기업부에서 추진하는 SME Tech-bridge사업의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 재료과학 분야 세계적 권위 학술지 'Advanced Functional Materials' 온라인에 지난 5월25일 게재됐다.

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