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"한 시간에 균 99.9% 제거" 항균 효력 높인 은나노 소재 기술 개발

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"한 시간에 균 99.9% 제거" 항균 효력 높인 은나노 소재 기술 개발

2020.03.24 14:44
전자 뭉치를 부딪치는 전자빔 조사(오른쪽 위) 기술을 이용해 은나노와이어의 표면 특징과 화학 조성을 변화시키고, 이를 통해 세균(초록색)을 파괴하는 효율을 높이는 소재 기술이 나왔다. 재료연구소 제공
전자 뭉치를 부딪치는 전자빔 조사(오른쪽 위) 기술을 이용해 은나노와이어의 표면 특징과 화학 조성을 변화시키고, 이를 통해 세균(초록색)을 파괴하는 효율을 높이는 소재 기술이 나왔다. 재료연구소 제공

필터에 필름처럼 코팅해 세균을 막을 수 있는 은나노 항균 소재가 개발됐다.


재료연구소는 김지현, 김창수, 이승훈 표면기술연구본부 선임연구원팀이 은나노 소재를 섬유처럼 길게 가공한 ‘은나노와이어’ 소재를 쉽고 빠르게 가공해 항균 필터용 필름으로 가공하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.


은나노와이어는 전기를 잘 통하고 투명하며 잘 휘어서 휘어지는 소재다. 차세대 디스플레이나 터치패널의 투명전극의 재료로 연구돼 왔다. 


연구팀은 이 소재의 물성을 변화시켜 항균 능력을 높이는 방법을 찾았다. 먼저 은나노와이어를 유리 위에 필름처럼 입힌 뒤 전자 뭉치를 빠르게 발사해 부딪치는 방법(전자빔 조사)으로 매끈하던 은나노와이어 표면을 울퉁불퉁하게 변화시켰다. 이 과정에서 은나노와이어는 표면적이 넓어지고 화학 조성이 바뀌었다. 그 결과 항균 작용을 하는 은 이온 방출 효율이 높아졌다. 


연구팀이 대장균을 이용해 항균 효율을 시험한 결과, 전자빔을 처리하기 전의 은나노와이어는 30분 동안 82.9%의 균을 제거했지만, 전자빔을 쪼인 뒤에는 96.1%의 균을 제거해 효율이 높아졌다. 한 시간 접촉시킨 뒤에는 균의 99.9%까지 제거가 가능했다.


연구팀은 전자빔의 에너지와 굵기, 밀도 등을 변화시키면 다양한 나노 및 바이오 분야에 응용할 수 있을 것으로 추정했다. 김창수 선임연구원은 “기존보다 간단하고 친환경적인 방식으로 나노소재의 항균 능력을 극대화했다”며 “세균이나 미세먼지 문제 해결에 도움이 될 것”이라고 말했다. 

 

위 왼쪽은 기존 은나노와이어 소재, 위 오른쪽은 전자빔 처리를 한 은나노와이어 소재를 비교한 사진이다. 표면의 구조가 울퉁불풍하게 변했다. 아래 왼쪽은 대장균을 대상으로 항균 시험을 한 결과 사진이고, 오른쪽은 항균 비율을 비교한 그래프다. 재료연구소 제공
위 왼쪽은 기존 은나노와이어 소재, 위 오른쪽은 전자빔 처리를 한 은나노와이어 소재를 비교한 사진이다. 표면의 구조가 울퉁불풍하게 변했다. 아래 왼쪽은 대장균을 대상으로 항균 시험을 한 결과 사진이고, 오른쪽은 항균 비율을 비교한 그래프다. 재료연구소 제공

이승훈 선임연구원은 “항균소재와 저온 플라스마 기술을 실내공조에 적용시켜 부유균 살균과 바이러스 비활성화가 가능한 공조부품을 개발하고 있다”며 “2023년까지 기초 실증을 완료해 공공시설에 보급할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 실내공조용 병원체 제거소재가 병원, 공항, 지하철 등과 같은 공공시설에 적용될 경우 결핵 등의 2차 감염을 억제하는 데 도움이 될 것으로 연구팀은 기대했다.


연구 결과는 생체재료 분야 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 응용생체재료’ 8일자 온라인판에 발표됐다. 
 

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