물의 오염을 검지하는 전자벌레 개발

영국 배쓰 대학교 화학공학부 과학자들이 값비싼 실험실 장비없이 실시간으로 음용수의 품질을 모니터링할 수 있도록 개발도상국에서 사용될 수 있는 저비용의 장치 개발에 성공했다.

물에서 오염물질을 검지하는 현재의 방식은 비용이 많이 들고 시간이 많이 소비되며, 전문가의 기술적 역량이 필요하다. 그런데, 웨스트 잉글랜드 대학교 브리스톨 로보틱스 실험실(Bristol Robotics Laboratory)과 공동으로 이 대학교 연구진들은 연속적인 음용수 품질 모니터링을 위해 강과 호수에 직접 사용될 수 있는 3D 프린팅 기술을 사용하여 저비용의 센서 개발에 성공했다.

이 센서는 생장할 때 측정가능한 작은 전류를 생산하는 박테리아를 포함하고 있다. 연구진들은 박테리아가 물 속에 있는 독소와 접촉함에 의해 간섭을 받게 되고, 그때 전류가 떨어져서 물속에 있는 오염물질의 존재를 변경시킨다는 사실을 발견했다.

배쓰 대학교 화학공학과 교수인 마이렐라 디 로렌쪼(Mirella Di Lorenzo) 박사는 "박테리아가 미생물 연료전지에서 생장할 때, 그것들은 화학에너지를 측정가능한 전기에너지로 변환시킨다. 우리는 물속에 오염물질을 주입할 때 생산되는 전휴의 직접적인 하락이 있다는 사실을 발견했다. 이 하락은 존재하는 독소의 양에 비례하고 독소의 수준이 하락하면 전류는 회복된다. 이것은 우리가 여러 가지의 샘플을 수집하고 그것들을 실험실에서 분석하지 않고 실시간으로 물속의 오염물질 수준을 모니터링할 수 있음을 의미한다. 이 시스템은 살아있는 박테리아를 사용하기 때문에, 이것은 새장에 있는 카나리아처럼 활동하여, 이 화학물질이 살아있는 유기체에 어떤 영향을 미치는지 보여준다"고 설명했다.

생태계에서의 오염물질이 미치는 영향은 현재에는 물고기나 물벼룩을 사용하여 평가되는데, 이것은 비용이 많이 들고 시간이 걸리며 그 결과를 재생하기가 어렵다. 물속의 오염물질을 검지하는 다른 방법에는 매우 민감한 프로세스이지만 비싼 전문가용 장치와 역량이 필요한 질량 분석법(mass spectrometry)이 포함되며, 이것은 일정 주기의 광범위한 수질 모니터링에는 부적절하며 이 기술이 가장 많이 필요한 일부 개발도상국에서는 불가능한 일이다.

이 장치를 사용하여, 연구진들은 전자장치 산업계에서 사용되는 오염물질인 극소량의 카드뮴을 검지할 수 있는데, 이 미량은 허용된 최대 안전수준 이하의 양이다. 이 연구결과는 바이오센서 및 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics) 저널에 발표되었다.

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