국가독성과학연구소(KIT) 미래환경영향연구센터 정성미 박사팀이 환경 유해물질 ‘6-PPD’를 비파괴적이고 실시간으로 감지할 수 있는 고성능 웨어러블 식물센서를 개발했다.
6-PPD는 고무의 안정화를 위하여 첨가하는 유기화학물질로, 수질오염과 생물학적 피해를 일으킬 수 있는 환경 유해물질이다.
연구팀은 산화철 나노큐브(IONC)와 탄소나노튜브 나노리본(CNR)을 결합, 이를 젤라틴 하이드로젤 기반 반고체 전해질과 통합해 웨어러블 식물 전기화학센서를 완성했다.
이 센서는 높은 표면적, 뛰어난 전도성, 향상된 전기촉매 활성 및 우수한 기계적 특성을 갖춰 살아있는 식물에서 6-PPD 오염물질을 직접 비파괴적으로 검출하는 데 최적화, 전기촉매 활성이 기존 대비 5배 향상됐다.
아울러 식물 잎에 부착 가능한 형태로 제작해 오염물질을 실시간 감지할 수 있다.
기존 식물용 유해물질 감지센서는 샘플링, 분쇄, 동결건조 및 추출 등 복잡한 시료 전처리 과정이 필수적이어서 실시간 현장 모니터링에 제약이 많았다. 특히 복잡한 식물조직 내에서 낮은 농도의 유해물질을 정확하게 검출하기에는 감도와 선택성이 부족해 현장 활용이 어려웠다.
연구팀이 개발한 센서는 이런 문제를 해결하며 스마트 식물센서기술의 새로운 가능성을 열었다.
정 박사는 “이번에 개발한 웨어러블 스마트 식물센서는 다양한 식물종에 유해화합물이 축적되는 과정을 신속하고 정밀하게 모니터링할 수 있는 차세대 플랫폼으로, 스마트농업, 환경안전, 웨어러블 헬스케어 등 다양한 산업에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라며 “농업생태계와 환경 매트릭스에서 유해물질을 실시간 계측해 식량안보, 환경지속가능성, 공중보건 보호에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구성과는 국제학술지 ‘Journal of Hazardous Materials’에 게재됐다.
(논문명 : High-Performance Wearable Sensor for Non-Destructive, Real-Time Detection of 6-PPD on Living Plants Using Fe2O3 Nanocube-Carbon Nanotube Nanoribbon Hybrid Electrocatalyst / 제1저자: KIT Shaktivel Mananvalan 박사, 교신저자: KIT 정성미 박사)
