홈 연구팀소개 연구∙산업 동향 연구단소식 주요연구성과

연구팀 소개

홍승훈 교수 연구팀

서울대학교/홍승훈 교수

연구기관/연구책임자 : 서울대학교/홍승훈 교수

  • 안녕하세요. 연구팀 소개를 부탁드립니다.
  • 저희 복합 나노 소자 연구팀은 고체 소자와 유기물로 구성된 나노 미터 크기의 복합 소자에 관한 연구를 진행하고 있습니다. 1명의 박사 후 연구원과 11명의 석-박사 통합과정 및 1명의 석사과정 학생으로 구성되어 있으며, 크게 Noise Microscopy, Hybrid Nanostructure, Bioelectronic Sensor, Bio-Nano Measurement에 관한 연구를 진행하고 있습니다. 세계 최정상급의 결과를 내고 최고 기술을 개발하기 위해 연구에 매진하고 있습니다.

    저희 연구팀에서는 연구원들이 각자의 연구 주제를 가지고 연구를 진행하고 있습니다. 동시에 연구원들 간의 연구 발표, 그룹 미팅, 공동연구 등을 통해, 연구원들이 각자의 아이디어를 제안하고 공유하며 건설적인 토론을 통해 이를 발전시켜 나갈 수 있도록 하고 있습니다.
  • H-GUARD에서는 구체적으로 어떤 연구를 하시나요?
  • 무인 감시 시스템용 지속 가능한 표면 증폭식 면역 센서를 개발하고 있습니다. 지속 가능한 표면 증폭식 면역 센서는 자성 입자를 이용해서 타겟 물질을 특이적으로 포집하여 농축하고, 효소를 이용해 전기화학적 라벨을 증폭한 후, 이를 측정하는 센서입니다. 측정이 끝난 후에는 포집된 자성 입자를 씻어주는 것만으로 재사용이 가능합니다.

    최종적으로는, 공기 중에 존재하는 3종의 병원체를 타겟으로 하는 표면 증폭식 면역 센서를 무인 감시 시스템에 적용하여 병원을 포함한 공공기관에서 감염병 발생 전에 병원체를 검지하여 경보를 해주는 사전 경보시스템의 구축 및 실용화를 목표로 연구를 진행하고 있습니다.
  • 사업화 유망성과로 꼽히는 [무인 감시 시스템용 지속 가능한 표면 증폭식 면역 센서]는 어떤 기술 인가요?
  • 무인 감시 시스템에서 공기 중에 있는 병원체를 검지하기 위해서는 극한의 낮은 농도의 물질을 검출하기 위한 센서가 필요합니다. 그런데 기존의 전기화학 면역 센서들은 높은 background 신호가 발생하는 약점을 가지고 있어 극한의 낮은 농도의 물질을 검출하기 어려웠습니다.

    또한, 무인 감시 시스템에 요구되는 센서는 센서를 반복적으로 사용할 수 있게 하는 기술이 필수적인데, 기존의 전기화학 면역 센서들은 수용체를 센서 표면에 고정하는 방법을 사용하였기 때문에 하나의 센서를 반복적으로 사용하는 것이 불가능하였습니다.

    저희 연구팀의 표면 증폭식 면역 센서는 자성 입자의 사용을 통한 표면 농축 공정과, 전기화학 신호 증폭용 효소의 사용을 통한 전기화학적 증폭으로 극한의 낮은 농도의 물질을 검출하였습니다. 그리고 수용체를 자성 입자에 고정하고 이 입자를 한 번의 센싱 후에 버리는 방식으로 하나의 센서를 지속적으로 사용할 수 있게 하였습니다. 이를 통해 장시간 무인으로 구동되는 무인 감시 시스템에 적용이 가능합니다.
  • 그럼 연구팀에서 생각하는 해당 기술의 차별화된 경쟁력은 무엇인가요?
  • 저희 연구팀의 표면 증폭식 면역 센서 기술은 반복적인 사용이 가능하다는 점에서 경쟁력이 있습니다. 기존의 저농도 타겟 물질 검출을 위한 센서 기술들은 고가의 센서임에도 불구하고 1회 측정용이었기 때문에 비용이 많이 들어서 센서 기술의 상용화에 많은 제약이 있었습니다. 그러나 저희 연구팀의 센서 기술은 반복 사용이 가능하여 저가의 시스템을 구성할 수 있어 상용화 가능성이 높습니다.

    또한, 표면 농축 공정과 전기화학적 신호 증폭 2번의 신호 증폭 과정을 통해 극 저농도의 타겟 물질을 단시간 내에 검출할 수 있다는 것도 저희 연구팀 센서 기술의 경쟁력입니다. 이를 이용해 기존 센서의 감도와 검지 속도의 한계를 극복하여 유해물질의 검지 능력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

    이러한 장점들이 있는 표면 증폭식 면역 센서 기술을 이용해 무인 감시 시스템이 개발이 완료되면, 감염병의 발생 전에 병원체 자체를 검지하여 경보를 주는 사전 경보방식의 대응이 가능해져서, 국민 보건 증진에 이바지할 수 있을 것이라 예상됩니다.

    지속가능한 표면증폭식 센서의 모식도(왼쪽)와 
이를 포함한 무인 감시 시스템 활용의 예를 보여주는 가상도(오른쪽)

    ▲ 지속가능한 표면증폭식 센서의 모식도(왼쪽)와 이를 포함한 무인 감시 시스템 활용의 예를 보여주는 가상도(오른쪽)

  • 자세한 설명 감사합니다. 그럼 마지막으로, 앞으로의 포부 한 말씀 부탁드립니다.
  • 인플루엔자, 메르스, 결핵 등 공기를 통하여 전파될 수 있는 병원체의 경우, 매년 많은 피해를 낳고 있습니다. 이러한, 공기 전염 감염병의 궁극적인 방지를 위해서는, 공기 중 병원체를 검지하여 경보를 줄 수 있는 시스템이 필요하나, 실질적으로 이러한 시스템은 존재하지 않는 상황입니다.

    무인 감시 시스템을 개발하는 다른 연구팀들과 협력하고, 저희 연구실의 기술력을 더욱 발전시킴으로써 무인으로 작동하여, 공기 중의 병원체를 포집하여 자동으로 전처리하고 센싱하여, 인플루엔자 바이러스를 비롯하여 공기 중의 병원체 3종 이상을 검지해서 경보를 줄 수 있는 무인 감시 시스템을 구축하고 이를 보급하고 싶습니다.

    특히 반복적인 사용이 가능하고, 극 저농도의 타겟 물질 검출이 가능한 표면 증폭식 면역 센서의 장점을 극대화하여 기존의 바이오센서 기술들을 대체하고, 글로벌 바이오센서 시장을 선도할 수 있도록 꾸준하게 연구개발에 매진할 것입니다.
뉴스레터 신청 뉴스레터 수신거부