[공학저널 박인교 기자] 하·폐수 오염물질을 현장에서 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 신기술이 개발돼 화제를 모으고 있다. 특히 이 기술은 환경 분야뿐 아니라 의료 진단키트에도 사용되며 그 활용 범위를 넓혀 더욱 이목을 집중시키고 있다.
기존 수생태계(물환경) 내 유해인자 분석 장비는 수처리 시설 또는 취수장 등 국가 기관에 위치하고 있어 온도·시간에 따라 개체수가 증가하는 조류, 진핵세포, 박테리아 등 생물학적 유해인자와 부유 유기물 등에 대한 신뢰성 있는 데이터 분석이 어려웠다.
또한 상하수도 또는 수계 현장에서 신종 오염물질이 검출되는지 여부를 판단하기 위해서는 고가의 검사장비와 복잡한 시료 전처리 등 과정이 복잡해 실시간으로 현장에서 검출이 어려운 환경이었다.
이에 화학적·생물학적 오염물질 검출을 현장에서 신속·정확하게 측정할 수 있는 장비가 요구되면서, 현장 실정에 적합한 수질 속 인체 유해성 오염원을 효과적으로 분석할 수 있는 시스템이 등장했다.
한국환경산업기술원과 피씨엘㈜이 개발한 핵심 원천기술인 ‘SG CapTM’ 기술이 바로 그 주인공이다.
이 기술은 3차원 공간 내 항원 2중 나노포어를 형성해 항체 등을 고정함으로써, 2차원적 표면 고정에 비해 1000 이상의 고민감도를 가지는 기술이다. 이러한 SG CapTM 기술을 96 Well 플래이트를 이용해 한 Well당 64개의 서로 다른 단백질, 분석 물질을 고정함으로써 독립적인 진단과 사용자 편이성이 높은 진단이 가능하다.
특히 3차원 고정화기술은 고정화된 항원/항체 등이 높은 활성도를 가져 여타 제품보다 낮은 사용량으로도 높은 성능을 발휘할 수 있어 원가절감 효과가 높은 것 또한 특징이다. 의료 분야에서 쓰이는 신속(RAPID) 진단키트의 환경시료 적용을 통해 분석 시간과 비용을 절감한 것이 차별점으로 꼽을 수 있다.
이를 바탕으로 생활 하·폐수나 방류수 등에 떠다니는 유해 미생물, 병원균, 각종 오염물질들을 단시간에 검출할 수 있으며, 기존의 분석법이 고가의 검사장비와 복잡한 시료 전처리 등의 문제로 한계가 있었다면, 이 기술을 활용하면 적은 비용으로 단시간에 정확한 진단이 가능하다.
또한 DNA 항체를 기반으로 수질오염 측정대상의 상태를 최대한 변화시키지 않고 물 속 유해미생물을 측정할 수 있어 수질 안정성 확보에도 도움이 된다. 무엇보다 수질 뿐만 아니라 대기, 토양 등에서도 활용할 수 있어 앞으로 활용 분야는 더욱 확장될 전망이다.
한국환경산업기술원과 피씨엘은 지난 2019년부터 ‘생물학적 분석기법 기반 미확인 및 혼합 미량오염물질 측정 및 분석 기술’을 개발 해왔다.
피씨엘 김소연 대표이사(사진)는 “과제를 진행하는 동안 환경산업기술원과 수계물질의 화학적·생화학적 오염물질들에 대한 정보 공유를 통해 다양한 종류의 현장에 사용 가능한 제품을 개발할 수 있었다”며 “현장 실증을 할 수 있는 테스트베드와 환경 분야에 주로 적용되는 실증·실험 법에 대한 정보가 많이 부족했었는데, 이 부분에서 많은 도움을 받은 것이 제품 개발이 성공할 수 있었던 이유인 것 같다”고 말했다.
피씨엘은 지난 2008년 설립 이후 SG Cap 기술을 이용해 세계 최초로 고위험군 혈액 스크린용 다중 면역진단 플랫폼 제품을 개발해 상용화했다. 또한 국내 최초로 체외진단기 최고 등급 (4등급), 대형장비상용화에 성공해 조달청 혁신제품에 선정되는 등 다년간 다중·다종 진단키트 및 플랫폼에 노하우를 보유한 기업이다.
SG CapTM 기술 개발 이후 피씨엘은 해당 기술로 또 다른 성과를 이룩하기도 했다.
연구과제를 통해 높은 민감도(99%), 특이도(98%), 고속진단(10분 이내)의 코로나19 진단 토탈 솔루션 검출 키트를 개발한 것이다.
유전자 검사, 항원 검사, 항체 검사 및 측정장비 전장비/장치 개발로 높은 성능을 인정받아 32개국 이상 수출을 진행했으며, 국내 기술로 코로나19 진단 기기 성능을 세계 최고 수준으로 인정받았다.
김 대표는 “수계 미확인 오염물질 프로브 양산기술은 기존 DNA 항체 프로브에 비해 수십만 배 이상 안정도가 향상된 거울 쌍 DNA항체를 활용하는 기술로 변이원성/유전독성, 내분비계 장애특성/살생물질에 응용이 가능하다”며 “ERL 사업 결과물로 나온 DNA 기반의 항체를 활용함으로써 시험법과 성능 비교, 표준 작업 지침서 개발 등이 가능할 것으로 보인다. 이러한 원천 특허 기술을 기반으로 피씨엘은 수계오염원 저감·제거 기술도 확보했다”고 말했다.
이러한 기술력을 바탕으로 피씨엘은 또 다른 목표를 세우고 나아갈 계획이다. 한 층 업그레이드 된 바이오헬스 산업 분야의 리딩기업이 되겠다는 것.
김 대표는 “우리 기술력은 인간의 건강 수명을 연장시킬 수 있는 체외진단기술이다. 과학적인 체외진단 시스템을 구축해 누구나 편리하게 인간의 질병을 미리 예측하고 관리할 수 있도록 하고, 디지털헬스플랫폼을 통해 다양한 건강관리서비스를 대중화하는 것을 목표로 하고 있다”며 “피씨엘의 핵심기술로 만들어진 혈액스크린장비인 대용량 HiSU 시스템과, 현장형 신속진단장비 PCL OKⅡ는 이미 세계적인 기술력을 인정받고 있어, 글로벌 혈액검사 시장에 진출을 준비하고 있다. 우리 회사는 이러한 기술력을 바탕으로 디지털헬스플랫폼 사업 분야 핵심 기업으로 자리잡을 것”이라고 전했다.
