미국 에어로졸과학기술 저널 홈페이지에 게재된 박기홍 교수 연구팀 논문

미국 에어로졸과학기술 저널 홈페이지에 게재된 박기홍 교수 연구팀 논문

미국 ‘에어로졸과학기술 저널’ 편집국은 최근 2016~2017년에 발간된 모든 논문을 정밀 검토한 후 우수논문 10선을 선정했으며, 그중 박기홍 교수의 논문을 첫 번째 우수논문으로 선정해 저널 홈페이지에 게시했다.

박기홍 교수 연구팀이 발표한 논문은 레이저 기술과 분광기술을 융합해 미세먼지 입자의 화학적 원소성분을 실시간으로 파악하는 시스템에 관한 것이다. 지금까지는 미세먼지의 물리화학적 특성 실시간 자료가 미세먼지의 발생원, 생성원인, 이동특성, 기후변화 및 건강영향을 신속하게 파악할 수 있는 가장 기초적인 데이터는 제공해 주지만, 눈에 보이지 않는 입자의 화학적 특성을 실시간으로 분석하는 데에는 한계가 있었으며 장치 개발에도 어려움이 있었다. 박기홍 교수 연구팀은 이 점에 주목해 레이저 입자 검출 효율을 획기적으로 개선하기 위해 산란레이저 제어시스템을 개발했으며, 그 결과 1μm 이하의 크기를 가진 입자를 대상으로 검출 효율을 기존 대비 26배 이상 증가시킴으로써 다양한 미세먼지 농도조건에서 입자의 화학적 원소분석이 가능하도록 했다. 한편, 박기홍 교수와 GIST 석사과정 맹현옥 학생이 주도적으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부가 지원하는 중견연구자지원사업(도약) 및 삼성전자 산학협력 프로그램, 기상청 기술개발사업을 통해 수행됐다.

에어로졸의 검출 효율 향상을 위한 레이저 유도 분광분석법 개발

박기홍 교수 연구팀의 논문 제목은 ‘에어로졸의 검출 효율 향상을 위한 삭마시간 제어기능을 갖춘 레이저 유도 분광분석법의 개발(Development of Laserinduced Breakdown Spectroscopy(LIBS) with Timed Ablation to Improve Detection Efficiency)’이다.

기존 레이저 유도 분광분석법의 경우 고체, 액체, 기체의 원소성분을 실시간으로 분석할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 주로 고체 시료를 대상으로 적용돼 왔고, 에어로졸을 분석 대상으로 할 경우 고농도 또는 수 um 이상의 크기를 가진 입자를 대상으로만 개발돼 왔다. 그러나 박기홍 교수 연구팀의 논문은 실제 대기 중에 주로 존재하는 1m 이하(200~400nm)의 저농도 에어로졸을 분석대상으로 하며, 이 경우에도 높은 검출 효율을 보임으로써 실제 대기 중 에어로졸의 실시간 검출 가능성을 확인시켰다. 이로써 현재 비실시간으로 분석되고 있는 에어로졸의 원소성분을 실시간으로 분석함으로써 중금속과 같은 대기 중 유해성분과 발생원을 신속하게 파악할 수 있게 됐다. 이와 관련해 박기홍 교수는 “이번 기술은 대기 중 미세먼지의 다양한 중금속 실시간 검출에 활용될 수 있어 미세먼지의 유해성분 및 발생원을 신속하게 파악하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

MINI INTERVIEW

미국 에어로졸과학기술 저널 우수논문 선정에 대한 소감 한 말씀 부탁드립니다.

에어로졸 공학 모니터링 연구실은 대기 중 초미세먼지로 인한 피해를 줄이고자 실시간 모니터링 기술 개발을 위한 연구를 장기간 진행해 왔습니다. 이에 대한 결과가 우수논문으로 선정됐기에 참으로 기쁘며, 앞으로도 지속적으로 해당 기술의 연구 및 개발에 힘쓰고자 합니다.

이번 연구와 관련한 추가 연구 및 개발 목표는 무엇인가요?

본 시스템 개발의 최종 목표는 다양한 실험실 제조입자 및 실제 대기 입자를 바탕으로 본 시스템을 추가로 평가 완료한 후 소형화해 휴대용 원소측정장치로 개발하는 것입니다. 이는 주로 비실시간으로 진행돼 오던 미세먼지의 화학적 특성을 이해하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다.

그 외 연구팀의 계획 및 각오에 대해서도 말씀해 주세요.

연구팀은 본 시스템 개발 외에도 대기 중 초미세먼지 연구를 위해 부단히 노력하고 있습니다. 아마도 본 연구를 위한 지원 및 개발 사업이 없었다면 쉽지 않았을 것입니다. 향후 에어로졸의 측정 기술 개발 연구에 지속적으로 매진해 꾸준히 좋은 소식으로 보답할 계획입니다. 앞으로도 많은 관심 부탁드립니다.