국내 연구진이 물속에 포함된 중금속인 매우 낮은 농도의 구리를 쉽고 간단하게 측정하는 기술을 개발했다.

고려대학교 기계공학부 한창수(49) 교수 연구팀이 양자점(Quantum Dot)을 이용해 물속에 녹아있는 구리를 색깔의 변화로 손쉽게 알아낼 수 있는 방법을 개발했다고 발표했다. 색변환을 이용한 기존의 연구 중에서 가장 낮은 구리 농도를 검출한 것이다.

21세기 들어 많은 산업과 제품에서 발생하는 중금속은 인체에 커다란 위해요소일 뿐 아니라 환경생태계의 파괴를 증가시키는 주요한 원인으로서 현장에서 즉시 측정이 가능한 구리이온 측정 기술은 환경을 감시하고 오염 여부를 판단하는데 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

또한 구리는 신경계 질병인 윌슨병이나 알츠하이머와 관련이 있는 것으로 중추신경계에 영향을 주는 물질로서 인체의 허용한계를 넘는 양의 흡수는 위험을 초래한다. 특히 유아에게는 적은 양의 구리도 주의가 필요하다. 아직은 여러 기존의 방법들이 화학적 처리가 많이 필요한 방법들을 주로 사용하기 때문에 현장에서 사용이 어려웠기 때문에 본 기술 개발이 산업과 환경 측면에서 매우 유용한 기술이 될 것이다.

연구팀은 특정한 빛의 파장을 가지고 수 nm크기를 가지며, 광학적 안정성이 매우 뛰어난 반도체 양자점(Semiconducting quantum dot)을 구리이온을 측정하는 기본 물질로 활용했으며, 구리이온만 선택적으로 반응하도록 유도하기 위해 싸이오설페이트(Thiosulfate)한 화학물질을 첨가하는 신기법을 개발했다. 양자점이 구리이온과 싸이오설페이트를 동시에 만나면 양자점의 발광 강도가 급격히 줄어들어 색깔의 변화가 일어나게 된다.

연구팀은 일반 식수에 초미량의 구리를 녹인 후에 이를 검출할 수 있는지를 확인한 결과 10분안에 10 ppt의 농도까지 측정 가능함을 보여줬다.

연구팀은 최근에 철이온 및 수은이온을 금나노입자를 이용해 현장에 색깔변화를 바로 측정이 가능한 기술을 개발했으며, 기존에 개발된 기술을 바탕으로 향후 다양한 중금속을 현장에서 동시에 검출하는 기술을 개발하고 있다.

이 연구는 탑엔지니어링의 지원을 받아 이뤄졌으며, 측정분야의 저명한 저널인 Analytical Chemistry에 온라인판으로 오는 7일 게재됐고, 현재 국내에 특허 제출한 상태다.

연구책임자인 한창수 교수는 "양자점 색변환 기술 및 이를 응용하는 기술은 향후 다양한 환경오염을 현장에서 손쉽게 측정, 감시하는 환경산업의 원천기술로서 산업적활용 가치가 높으며, 학교 및 공공을 위한 먹거리, 환경오염감시등에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.