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식품용기 속에 낀 ‘세균 때’ 플라스마로 없애 드립니다

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식품용기 속에 낀 ‘세균 때’ 플라스마로 없애 드립니다

2018.01.24 03:00

음식물이나 페트병, 상하수도관 등에 생기는 ‘세균 때’를 제거할 수 있는 기술이 나왔다.

 


한국과학기술원(KAIST)은 최원호 물리학과 교수와 박상후, 박주영 연구원팀이 물체 표면에 얇게 생기는 세균 더께인 미생물막(바이오필름)을 ‘물질의 제4상태’로 불리는 플라스마를 이용해 제거하는 방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

 

연구센터를 이끌고 있는 최원호 KAIST 교수 - 국가핵융합연구소 제공
연구센터를 이끌고 있는 최원호 KAIST 교수 - 국가핵융합연구소 제공

미생물막은 세균이 당 등 고분자 물질과 엉겨 막 형태로 굳은 것으로 식재료는 물론 페트병 등 식품 용기 내부나 상하수도관 내벽에도 생길 수 있다. 치아 플라그도 대표적인 미생물막이다. 처음에는 끈적이거나 미끈거리지만, 오래되면 단단하게 굳어서 제거하기 힘들어진다.

 

최 교수팀은 플라스마를 이용해 미생물막을 제거하는 아이디어를 떠올렸다. 플라스마는 물질에 강한 힘을 가해 원자보다 작은 입자(전자와 이온)로 쪼갠 것으로, 다른 물질을 분해하는 등 화학반응을 일으키는 성질이 강하다. 최 교수팀은 플라스마를 물에 쏴서 오존과 수산기, 과산화수소, 활성산소 등 물질 분해 능력이 매우 강한 이온을 발생시켰다. 이후 이 이온이 담긴 물에 대장균으로 만든 미생물막을 담가 미생물 막이 얼마나 제거되는지 측정했다.

 
그 결과 소독약으로 널리 쓰이는 과산화수소가 미생물막을 25% 제거해 가장 높은 효과를 보였다. 오존(14%)과 아질산이온(11%), 물분자에서 수소가 하나 떨어진 이온인 수산기(10%)가 뒤를 이었다. 특히 수산기는 다른 이온의 0.01~1% 정도에 불과한 적은 양만 발생했는데도 뛰어난 성능을 보였다.

 

대기압 플라즈마 적용 개념도 및 발생 물질 별 평가 결과 - KAIST 제공
대기압 플라즈마 적용 개념도 및 발생 물질 별 평가 결과 - KAIST 제공

박주영 연구원은 “플라스마를 이용한 미생물막 제거 효율을 정량적으로 측정한 첫 연구”라고 말했다. 최 교수는 “의학은 물론 농업과 식품 분야에서 플라스마 기술이 더 활발히 활용되는 계기가 될 것”이라고 말했다.

 
이 연구는 재료 분야 국제학술지 미국화학회 응용물질및표면 2017년 12월 20일자에 발표됐다.

 

대기압 플라즈마를 이용한 바이오필름 저감 실험 개략도 - KAIST 제공
대기압 플라즈마를 이용한 바이오필름 저감 실험 개략도 - KAIST 제공

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