연구실에서 최근에 진행되고 있는 관심 연구 분야
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환경 나노바이오센서 및 유전자 정량 기술 개발
본 연구실은 환경 내 미생물 및 오염물질을 신속하고 정밀하게 검출하기 위한 나노바이오센서와 유전자 정량 기술을 개발하고 있습니다. 대표적으로 NanoGene assay, NanoAptamer assay 등 나노입자(자성 비드, 양자점 등) 기반의 유전자 하이브리다이제이션 기술을 활용하여, 병원성 미생물, 내분비교란물질, 프탈레이트류, 비스페놀A 등 다양한 환경 유해물질을 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 시스템을 구축하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 qPCR 등 분자생물학적 분석법이 갖는 환경시료 내 저해물질(휴믹산, 금속이온 등)로 인한 한계를 극복할 수 있도록 설계되었습니다. 연구실은 다양한 환경시료(토양, 수질, 대기 등)에서 발생하는 분석 저해 현상을 체계적으로 규명하고, 저해 인자에 강인한 바이오센서 및 전처리 기술을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 휴믹산, 마그네슘 이온, 단백질 등 환경 내 존재하는 다양한 저해 인자에 대한 저항성을 갖는 유전자 정량법을 개발하여, 실제 환경시료에서도 높은 정확도와 재현성을 확보하고 있습니다. 또한, 물리적 세포파쇄(Physical Lysis Only, PLO) 방법, 전기장 기반 미생물 용해, 오존 처리 등 다양한 시료 전처리 기술을 접목하여 분석 효율을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 환경오염 감시, 수질 및 토양 안전성 평가, 식수 내 병원성 미생물 모니터링, 대기 중 미생물 검출 등 다양한 환경공학적 응용 분야에 활용되고 있습니다. 특히, 휴대용·자동화 분석기기와 연계하여 현장 진단 및 실시간 모니터링이 가능하도록 기술을 고도화하고 있으며, 관련 특허 및 기술이전, 산업체 협력도 활발히 이루어지고 있습니다.
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나노소재 및 신소재 기반 환경오염물질 제거 및 분석
연구실은 그래핀, 보론나이트라이드, MXene, 탄소나노튜브 등 다양한 나노소재 및 신소재를 활용한 환경오염물질의 제거 및 분석 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 나노소재는 높은 표면적, 우수한 화학적/기계적 안정성, 다양한 표면 기능화가 가능하다는 장점이 있어, 수질 내 유기오염물질(비스페놀A, 프탈레이트, 의약품, 미세플라스틱 등) 및 무기오염물질(중금속, 이온 등)의 흡착, 분해, 분리 등에 효과적으로 적용되고 있습니다. 특히, 나노소재 기반의 흡착-막 결합 시스템, 광촉매 및 전기촉매 시스템, 초음파 처리 등 다양한 하이브리드 공정을 개발하여, 기존의 물리·화학적 처리법이 갖는 한계를 극복하고, 오염물질의 고효율 제거 및 재사용성을 높이고 있습니다. 또한, 나노소재의 환경 내 거동, 안정성, 독성평가 등도 병행하여, 실제 환경 적용 시 발생할 수 있는 잠재적 위험성에 대한 연구도 수행하고 있습니다. 이와 더불어, 나노소재를 활용한 환경오염물질의 고감도 분석법(예: 나노압타머센서, 퀀텀닷 기반 센서 등)도 개발하여, 미량의 내분비교란물질, 미세플라스틱, 프탈레이트류 등 신종 유해물질의 신속·정밀 검출이 가능하도록 하고 있습니다. 이러한 연구는 수처리, 폐수처리, 환경 모니터링, 공정 최적화 등 다양한 환경공학 분야에 실질적으로 기여하고 있습니다.