제목

(최종)현장 검지형 나노플라스틱 실시간 측정을 위한 필터 및 정성/정량분석 원천 기술 개발

상세 설명

이 연구는 인체와 환경에 미치는 위험성이 높은 나노플라스틱(NP)을 현장에서 실시간으로 검지하고 정성·정량 분석이 가능한 원천 기술을 개발하는 데 목표를 두고 있다. 기존 미세플라스틱(MP) 분석법은 나노 수준의 플라스틱 입자 검출에 있어 한계가 뚜렷하며, 이에 따라 나노플라스틱의 분포, 조성, 인체 유입 경로 및 유해성에 대한 신뢰도 높은 연구가 어려운 상황이다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 연속형 미세유체 시스템, 유전영동 기반 입자 분리 및 농축 기술, 그리고 초고감도 광센싱 기술(SERS)을 융합한 실시간 MP/NP 측정 플랫폼을 제안하고자 한다. 우선, 미세유체칩 상의 멤브레인 구조와 다층 유입·배출 채널을 활용하여 나노플라스틱의 크기별, 종류별 분리 및 1차 농축을 수행하고, 이어 나노갭 유전영동(Dielectrophoresis) 기술을 통해 라만 측정 영역에 입자를 밀집시켜 2차 고농축 상태를 형성한다. 이로써 라만센서에 노출되는 타겟 입자 수를 극대화하고, S/N 비율을 극복하여 검지 효율을 극대화한다. 더불어, 금속 나노입자를 병용한 SERS 기법을 도입하여 기존 라만 감도 대비 최대 1000배 이상의 신호 증폭을 유도함으로써 초극미량의 NP 입자도 검출할 수 있도록 한다. 이러한 정량/정성 검지 시스템은 단순 검출을 넘어 잔존 유기물 제거, 종류별 분류, 포집 및 측정의 통합 처리 등 정제-농축-검지의 전 과정이 통합된 플랫폼을 구축한다는 데 의의가 있다. 기술적으로는 플라스틱 분해 거동 분석을 위한 자연모사 공정, 반영구적 저차압 기반 미세유체 포집기술, 입자 크기·종류별 라만 데이터 라이브러리 구축 등의 성과가 기대되며, 경제적으로는 실시간 환경 진단 원천기술을 통한 환경센서 시장 선도와 관련 기술 상용화로의 확장이 가능하다. 사회·환경적으로는 유해 입자의 조기 진단을 통해 의료비용 절감, 수자원 관리 기준 확립, 국가 환경 대응력 제고 등의 파급 효과가 예상되며, 나노플라스틱 오염에 대한 선제적 환경 대응체계 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 향후 수질 분석, 식수 안전성 확보, 바이오센서 플랫폼 개발 등 다양한 분야로 응용 확장이 가능하여, 나노 오염물질 관리의 핵심 기반 기술로서 국내외 환경·보건 분야에서 전략적 가치를 가질 것으로 평가된다.

기관명

과학기술정보통신부

예산

키워드

프로젝트 기간

2024년 02월 - 2024년 11월

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