▲ 금오공대 김민석 교수팀이 개발한 고성능 표면증강라만산란(SERS) 센서

국립금오공과대학교(총장 곽호상) 기계공학부 김민석 교수 연구팀이 군산대 이종완 교수와 공동연구를 통해 극미량의 세슘(Cs⁺) 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 ‘고성능 표면증강라만산란(SERS) 센서’를 개발했다고 밝혔다.

개발센서는 나노 복합체 기반의 차세대 환경 모니터링 센서로 작은 물방울의 증발 현상을 제어해 나노입자를 정밀하게 배열·패턴화하는 미세유체기술과 금 나노막대를 은으로 감싸 세슘에만 반응하도록 만든 나노복합재료기술을 융합발명품이다.

이번 성과는 과기부 산하 정보통신기획평가원(IITP)의 ‘대학ICT연구센터사업(국립금오공대 온센서 AI 반도체 연구센터)' 지원아래 국립금오공대 화학소재공학부 장의순 교수와 김희준 교수 연구팀도 함께 참여했다.

특히 이번 연구에서 개발된 금 나노로드-은 쉘(GNR@Ag) 복합체 기반 SERS 센서는 기판의 형상과 은 나노-쉘의 두께를 정밀하게 조절해 라만 신호를 극대화하고, 넓은 농도 범위와 복합 시료 환경에서도 안정적인 검출이 가능하다.

즉 나노 복합체 표면을 cucurbit[6]uril 분자로 기능화해 Cs⁺과 선택적으로 반응토록 유도함으로 수 나노몰(nM) 수준의 초저농도에서도 Cs⁺만을 선택적으로 검출할 수 있도록 했다. 이는 기존에 고가 및 대형 장비에 의존하던 방사능 오염 모니터링 기술을 휴대형·현장형 센서로 전환할 수 있는 중요한 가능성을 제시한다.

김민석 교수는 “증발 유도 미세 패터닝 기술을 통해 나노 복합체의 기하학적 결합 구조를 정밀하게 제어하고, 분자 기능화 전략으로 SERS 센서의 민감도와 선택성을 동시에 확보한 성공적인 사례로 향후 환경오염 모니터링, 식품 검사, 바이오 진단 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것”이라고 했다.

한편 이번 논문은 국립금오공대 김민석 교수와 장의순 교수가 교신 저자, 군산대 이종완 교수와 김민석 교수 연구팀의 이제석 석사과정 졸업생이 제1저자로 참여해 국제 저명 학술지인‘Sensors and Actuators: B. Chemical에 지난 8월 20일자로 온라인 공개되어 오는 12월 출판될 예정이다.