식물이 환경 유해물질로부터 얼마나 영향을 받고 있는지를 실시간 감지하는 고성능 웨어러블 센서가 개발됐다.

국가독성과학연구소는 미래환경영향연구센터 정성미 박사팀이 환경 유해물질인 6-PPD를 비파괴적이고 실시간 감지할 수 있는 식물부착 센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

'6-PPD'는 타이어에 흔히 쓰이는 유기 화학 물질이다. 수질 오염과 생물학적 피해를 일으킬 수 있는 환경 유해물질이다.

이번에 개발한 센서는 높은 표면적, 뛰어난 전도성, 향상된 전기촉매 활성 및 우수한 기계적 특성을 갖췄다. 특히 살아있는 식물에서 6-PPD 오염물질을 직접 비파괴적으로 검출하는 데 최적화됐다.

산화철 나노큐브(IONC)와 탄소나노튜브 나노리본(CNR)을 결합한 하이브리드 촉매를 활용해 기존 대비 전기촉매 활성이 5배 우수하다.

기존 식물용 유해물질 감지 센서는 샘플링, 분쇄, 동결건조 및 추출 등 복잡한 시료 전처리 과정이 필수적이어서 실시간 현장 모니터링에 제약이 많았다.

연구진은 "식물에 여러 농도로 오염물질을 노출시킨 뒤 센서로 측정했을 때 96~98%로 감지된다"며 "작물에 따라 차이가 있다"고 설명했다.

정성미 박사는 “이번에 개발한 웨어러블 스마트 식물 센서는 다양한 식물종에 유해화합물이 축적되는 과정을 신속하고 정밀하게 모니터링할 수 있는 차세대 플랫폼"이라며 "스마트 농업, 환경안전, 웨어러블 헬스케어 분야 등 다양한 산업에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 성과는 환경 분야 국제 학술지(Journal of Hazardous Materials)에 게재됐다. 제1저자는 국가독성과학연구소 삭티벨 마나발란(Shaktivel Mananvalan) 연구원(박사후과정, 인도)이다.