하지만 현재 의료 현장에서 사용되는 진단기기들은 그 결과까지 빠르면 수 시간에서 늦으면 며칠까지 소요되는 경우가 많다. 신속한 진단이 어려워 사회적 대응이 늦어지고 이에 따라 피해가 커질 수도 있다.
 
창원에 위치한 재료연구소의 박성규 박사 연구팀의 도전은 이러한 질병 진단 속도 문제로부터 시작됐다. 박 박사팀은 '초고감도 다중 질병진단용 바이오센서 칩'을 연구개발 중이다. 이미 미국 하버드 의대·영국 임페리얼 공대와의 국제 공동연구를 통해 '초고감도 패혈증 및 조류독감 바이오센서 칩' 기술을 개발했다. 연구성과는 재료분야 최고 국제학술지인 'Advanced Materials', 'Advanced Functional Materials' 표지 논문으로 게재된 바 있다.

특히 진공증착 공정을 이용해 형성된 금속 나노입자는 표면에 계면활성제와 같은 화학물질을 포함하지 않아 면역분석법을 통한 형광 분석 수행 시 형광 신호의 세기와 민감도 등을 향상시킬 수 있다.
 
관련 원천기술은 국내 특허 등록 21건, 해외 특허 등록 6건을 통해 특허 맵을 구축해 지적재산권을 확보했다. 재료연구소의 바이오센서 칩 상용화와 브랜드 향상을 위해 'KIMStrateTM' 해외 상표 등록도 완료한 바 있다.
 
박 박사팀은 이같은 원천기술로 삼성서울병원 스마트헬스케어 연구소 의공학연구센터와 공동연구를 통해 '고체상 유전자 등온증폭 및 표면형광증폭 기술 기반 호흡기 바이러스 다중 분자진단법'을 개발, 호흡기 감염균 4종을 2시간 내에 검출하는 기술을 개발했다.

올해는 현재 문제가 되는 코로나19를 포함해, SARS, MERS 등 호흡기 바이러스 8종을 현장에서 1시간 내 동시 다중 검출할 수 있는 기술 개발을 이어나갈 예정이다.

◆ 감염 바이러스, 오염 공기… '병원체 제거필터'로 완벽제거

하지만 현재 건물 공조시설에 사용되는 필터로는 세균과 바이러스 제거에 있어 분명한 한계를 보인다. 예를 들면 필터에 포집된 균류가 습기와 먼지의 유기물을 먹고 증식하는 것도 그러한 이유에 해당한다.
 
항균 소재를 이용한 필터와 항균 물질이 코팅된 필터들이 다양하게 개발되고 있지만 세균 포집과 증식 억제를 장기간 유지하기가 어렵다. 자외선 살균법도 적용되고 있으나, 이 역시 자외선 광 흡수 거리가 짧아 다수의 램프를 설치해야 하는 단점을 가지고 있다. 플라즈마와 오존의 경우 살균 효과는 좋지만 오존 배출로 인해 사용상 제약이 발생한다.

이 박사를 포함한 네 명의 재료연구소 박사들은 이런 문제를 근본적으로 개선하고자 새로운 '병원체 제거필터'를 개발 중이다.

연구팀의 유전체필터방전 기술은 초속 1m 이상의 고풍속에서도 안정적으로 플라즈마를 생성해 포집된 병원체를 살균·비활성화 할 뿐만 아니라 상용 HEPA필터 수준의 낮은 압력손실을 구현할 수 있는 등 다방면에서 높은 성능을 발휘한다.
 
이 박사는 "병원체 제거필터의 특수 설계된 넓은 표면적의 오존 제거용 촉매소재는 고풍속 환경에서도 대부분의 오존을 제거한다"며 "병원체 제거필터는 상온과 대기압 환경에서 작동하는 필터로서 복잡한 특수설계 없이 기존 공조 설비에 설치할 수 있도록 개발되고 있다"고 말했다.
 
병원체 제거필터는 병원, 교회, 학교와 같이 대중들이 많이 모이는 다중이용시설의 공조시설의 규모와 특성에 맞게 응용이 가능하다. 또한 모듈이 수명을 다하거나 고장이 발생 하더라도 해당 모듈만 교체할 수 있어 경제성 또한 뛰어난 편이다.
 
이 박사는 "코로나19 뿐만 아니라 SARS, MERS, 결핵과 같은 호흡기 감염 질병에 대처하기 위한 소재기술을 개발해 다중이용시설을 통한 2차 감염 예방은 물론, 깨끗하고 안전한 공기를 제공함으로써 국민건강 증진에 이바지할 수 있을 것"이라고 자신했다.