국내 연구진이 신종 코로나바이러스처럼 공기 중에 떠다니는 바이러스 양을 신속하고 정확하게 측정하는 기술을 개발했다. 방역과 의료 등 공공안전 분야에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
장재성 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 교수팀은 전기적 힘(전기장)을 이용해 공기 중 바이러스를 농축할 수 있는 장치와 농축된 바이러스 양을 신속히 측정할 수 있는 검출 시스템을 개발했다고 31일 밝혔다.
공기 중 바이러스를 빠르고 정확하게 진단하려면 바이러스가 포함된 채 떠다니는 입자(비말 등)를 잘 잡아내는 채집기와 채집된 바이러스를 빠르게 검출하는 센서가 필요하다. 그러나 기존 채집 방식은 진공청소기를 이용한 것과 유사해서, 채집할 수 있는 입자 크기에 한계가 있고 채집 과정에서 바이러스가 손상됐다.
검사 시간이 오래 걸리는 문제도 있었다.
장 교수팀은 정전기력을 이용해 공기 중 바이러스를 효율적으로 채집하고, 면역(항원-항체) 반응을 이용해 빠르게 검사하는 시스템을 개발했다. 이 방식은 비말은 물론 1㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1ｍ) 미만의 작은 입자로 효과적으로 채집할 수 있다.
또 채집 과정에서 입자가 용액에 부딪혔을 때 충격을 최소화해 살아있는 바이러스를 훼손시키지 않은 채 더 많이 채집할 수 있다.
채집된 샘플은 가볍고 저렴한 '종이 면역 센서'를 이용해 검사한다. 임신 진단 키트처럼 신속하게 바이러스를 검출하면서도, 정확도는 최고 수준으로 높였다.
장 교수는 "입자를 가속한 뒤 고체 배지나 액체에 충돌 시켜 바이러스를 채집하는 관성 충돌 방식은 0.03∼0.1㎛의 미세한 입자는 10%도 못 잡지만, 이번에 개발한 방식은 1㎛ 미만 입자도 99% 이상 잡아낸다"고 밝혔다.
연구진은 개발한 시스템을 이용해 A형 독감 바이러스(A H1N1)를 측정하는 실험을 진행했는데, 바이러스 채집 효율과 측정 정확도 모두 뛰어난 수준을 보였다.
장 교수는 "이번 연구는 독감 바이러스에 대해서만 이뤄졌지만, 비슷한 크기·구조·외피를 가진 코로나바이러스에 대해서도 적용할 수 있다"라면서 "현재 더 많은 공기를 뽑아 들일 수 있는 농축 장치에 관한 연구가 진행 중이다"라고 설명했다. 이번 연구는 환경공학 분야 국제 저널인 '환경 과학과 기술'(Environmental Science & Technology) 24일 자 온라인에 게재됐다.