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친환경 저비용 '독성방향족 탄화수소 제거기술' 개발

한국세라믹기술원(원장 김경회)은 바이오IT융합센터 장정호 박사와 이수연 박사 연구팀이 '독성방향족 탄화수소를 빠르게 제거할 수 있는 효소-자성나노입자 복합체'를 개발했다고 27일 밝혔다.

방향족 탄화수소는 토양과 지하수 등에 유입돼 환경과 인체에 독성을 일으키는 주요 환경오염물질이다. 환경에 노출된 방향족 탄화수소를 제거하기 위해서 오존(O3)과 자외선(UV)등을 이용한 물리적인 공정이 주로 사용되고 있으나, 분해물의 잔류 독성과 고비용 등이 문제시 되고 있다.

이런 문제점을 해결할 수 있는 것이 바로 장정호 박사팀의 기술. 장 박사는 실리카가 코팅된 자성나노(10억분의 1m) 입자에 미생물유래 산화효소를 접목시킨 '효소-자성나노입자 복합체'를 제조해 '친환경 저비용'으로 방향족탄화수소를 제거하는 기술을 개발하는데 성공했다.

효소-자성나노입자 복합체는 니켈이온(Ni2+)으로 표면이 기능화 된 실리카 코팅 자성나노입자에 히스티딘 잔기가 치환된 산화효소를 선택적으로 결합시킴으로써 자연적으로 분해가 어려운 고농도의 방향족탄화수소를 빠르고 효과적으로 제거할 수 있다.

또 자석을 이용한 자성나노입자를 사용하기 때문에 원심분리기, 멤브레인 필터와 같은 복잡한 설비 없이도 효소-자성나노입자 복합체를 손쉽게 회수해 재사용이 가능하므로 매우 경제적이다.

세라믹기술원에 따르면 이번에 개발한 효소-자성나노입자 복합체는 기존의 물리적인 처리공정에서 수반되던 잔류독성 문제를 획기적으로 개선시켰을 뿐만 아니라 자성을 이용한 편리성과 효용성을 증진시킨 기술로 현재 국내와 미국 특허 출원을 통해 원천 기술력을 확보했다.

세라믹기술원 관계자는 "새로운 효소-자성나노입자 복합체를 이용하면 최근 이슈화되고 있는 독성 방향족탄화수소 유출로 오염된 환경을 복원하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 '독성 방향족탄화수소 제거를 위한 견고한 생촉매로서의 효소-자성나노입자 복합체'라는 제목으로 화학분야의 권위지인 영국왕립학회의 '케미컬 커뮤니케이션즈'에 8월호 표지논문으로 실릴 예정이다.

(DOI: 10.1039/C1CC11664A )

효소-자성나노입자 복합체를 이용한 독성 방향족탄화수소의 제거

산화효소와 실리카 자성나노입자를 결합시켜 제조한 복합체를 독성 방향족탄화수소인 카테콜로 오염된 수질에 첨가한 후 반응시켜 카테콜(cathecol)이 인체에 무해한 형태인 뮤코산(muconic acid)로 전환되는 것을 확인함. (좌) 효소-자성나노입자 복합체, (우) 카테콜의 독성제거과정을 분석한 결과

http://www.hellodd.com/Kr/DD_News/Article_View.asp?Mark=35041

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/CC/C1CC11664A

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