충남대학교 기술교육과 이태윤 교수 연구팀이 네오니코티노이드 계열 살충제인 ‘클로티아니딘(Clothianidin)’을 고감도로 검출할 수 있는 전기화학 센서 제조방법을 개발했다.

이번 연구 성과는 다학제 공학 분야 최상위 국제 학술지 ‘Composites Part B: Engineering’(IF: 14.2, 상위 1%)에 6월 14일 온라인 게재됐다. 이번 연구는 충남대 공업교육연구소 나타라잔 캐리캐란 박사, 안나말라이 야무나 박사(공동 제1저자)와 이태윤 교수(교신저자)가 참여했다.

‘네오니코티노이드(Neonicotinoids)’ 계열 살충제는 작물 해충에 대한 높은 살충 효과와 상대적으로 낮은 포유류 독성으로 인해 전 세계적으로 널리 사용되어 온 화학물질이다. 그러나 최근 수십 년간 이들 화학물질이 생태계, 특히 꿀벌과 같은 꽃가루 매개 곤충에 미치는 악영향이 지속적으로 보고됨에 따라 환경오염 및 생물다양성 위협의 주요 원인으로 부각되고 있어 최근 동물이나 인간에 미치는 영향을 살피는 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.

이에 이태윤 교수 연구팀은 클로티아니딘의 전기화학적 검출을 위한 기능성 나노복합재료를 제조하기 위해, 사마륨 텔루레이트 (Samarium tellurate; STO) 나노입자를 레이저-유도-그래핀(Laser-Induced_Graphene; LIG) 매트릭스에 효과적으로 분산시키는 방법을 개발했다.

특히 분자 수준에서 정밀하게 제어된 공정에서 얻어진 기능성 나노복합재료는 클로티아니딘의 흡착을 증진시켰으며, 이를 이용해 제작된 전기화학 센서는 클로티아니딘을 수 나노몰 (nM, 물질량 단위로 1 nM 10억분의 1 몰) 정도의 낮은 농도까지 검출이 가능함을 보여줬다.

이태윤 교수는 “다양한 연구들에 따르면 광범위하게 사용돼 온 네오니코티노이드계 살충제의 환경 독성에 대한 우려가 커지고 있기 때문에, 이들 화학물질을 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 센서 기술의 개발은 환경보호, 식품안전, 그리고 인체 건강 측면에서 중요한 과제로 부상하고 있다”며, “이번 연구를 통해 개발된 센서는 사물인터넷, 인공지능, 무선 통신기술과 결합해 스마트 환경 감시 시스템의 핵심 기술로 활용가능성이 높다”고 설명했다.

한편 이번 연구는 교육부·한국연구재단이 지원하는 창의도전연구지원사업 과학기술정보통신부·한국연구재단이 지원하는 기본연구사업의 지원으로 수행됐다.

조길상 기자 pcop@ggilbo.com