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[IT뉴스]3초 흔들면 오염 감지하고 살균하는 '물 정화 캡슐'

온카뱅크관리자

2026-06-15 16:17:33

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 <img alt="연구팀이 개발한 캡슐로 살균 처리하기 전과 후 미생물의 모습. 처리 후 대장균과 고초균 표면에 구멍이 형성돼 전기천공 살균이 일어났다는 점이 확인됐다. 연세대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/15/dongascience/20260615161004359irbo.png" data-org-width="677" dmcf-mid="qzkL744qJ7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/15/dongascience/20260615161004359irbo.png" width="658">
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 연구팀이 개발한 캡슐로 살균 처리하기 전과 후 미생물의 모습. 처리 후 대장균과 고초균 표면에 구멍이 형성돼 전기천공 살균이 일어났다는 점이 확인됐다. 연세대 제공
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 외부 전원이나 화학약품 없이 물의 오염 가능성을 감지하고 살균할 수 있는 자가발전 물 정화 캡슐이 개발됐다. 
 연세대는 김상우 신소재공학과 교수 연구팀이 전력망 없는 재난·고립 상황에서 식수의 안전성을 확인하고 병원성 미생물을 정화할 수 있는 캡슐을 개발했다고 15일 밝혔다. 
 농촌이나 고립 지역, 재난 지역 등은 전력망과 위생 인프라 부족으로 물 오염 정도를 빠르게 확인하고 처리하기 어렵다. 기존 수질 감지 기술은 전원이나 화학 시약이 필요하고 염소 처리, 자외선 조사, 막 여과 등의 기존 소독 기술은 지속적인 에너지 공급이 필요하다. 
 연구팀은 기존 기술의 한계를 극복하기 위해 물 위에 뜨는 부유형 캡슐에 수질 감지, 무선 데이터 전송, 전기천공 기반 살균 기능을 통합한 장치를 만들었다. 전기천공은 세포막에 미세한 구멍을 내는 기술이다. 
 부유형 캡슐 내부에는 자석과 코일로 구성된 전자기 발전기가 삽입돼 있어 사용자가 약 3초간 손으로 흔들면 전력이 생산된다. 생산된 전력을 통해 총용존고형물(TDS)을 감지하고 블루투스 데이터를 전송할 수 있다. TDS는 물속에 녹아 있는 이온성 물질의 총량으로 생활하수, 농업 유출수, 축산 폐수 등의 화학적 오염 가능성을 간접적으로 나타내는 지표다. 
 부유형 캡슐은 TDS가 리터당 250mg 미만이면 화학적 오염 위험도가 낮은 물로 판단해 병원성 미생물 살균 단계를 진행한다. 오염 위험도가 높은 물로 판단했을 땐 음용에 적합하지 않은 물로 판단해 폐기한다. 
 캡슐이 물 위에 떠 있을 땐 물결, 약한 바람 등에 의해 위아래로 움직이며 정전기가 발생한다. 정전기는 캡슐 표면에 부착된 전도성 폴리피롤 나노로드 전극 끝단에 집중돼 병원성 미생물을 살균한다.
 전도성 폴리피롤 나노로드 전극은 전기가 잘 통하는 나노 크기의 뾰족한 구조의 고분자 플라스틱 전극으로 박테리아 세포막과 바이러스 캡시드(껍질)에 손상을 주는 전기천공 현상을 유도한다. 
 연구팀은 대장균, 고초균, MS2 박테리오파지 등의 미생물을 이용해 캡슐의 살균 성능을 검증했다. 물 1L에 물결 세기 1Hz(헤르츠) 진동 조건에 캡슐을 띄우자 대장균과 MS2 박테리오파지는 20분 내, 고초균은 25분 내 제거됐다. 1L의 수돗물·강물·호수에서는 30분 내 완전 살균에 도달했고 4L 강물에서는 52분 내 완전 살균이 구현됐다. 
 연구팀은 4L 강물에서 120회 반복 살균 실험을 수행해 캡슐의 장기 안정성도 확인했다. 반복 구동 후에도 살균 성능은 유지됐고 유해 부산물은 거의 생성되지 않았다. 캡슐의 제작 비용은 25달러 미만이다. 
 김 교수는 “물을 마시기 직전 오염 가능성을 확인하고 외부 전원이나 화학약품 없이 병원성 미생물을 제거할 수 있는 새로운 개념의 자가발전 물 안전 플랫폼을 개발했다”며 “전력 인프라가 부족한 지역과 재난 상황에서 안전한 식수 접근성을 높이는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 워터’에 지난 8일 게재됐다. 
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1038/s44221-026-00655-4  
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 <img alt="(왼쪽부터) 김상우 연세대 신소재공학과 교수, 박민재 석박사통합과정생, 이동민 박사후연구원. 연세대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/15/dongascience/20260615161005710mclc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Bbtoz88Beu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/15/dongascience/20260615161005710mclc.jpg" width="658">
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 (왼쪽부터) 김상우 연세대 신소재공학과 교수, 박민재 석박사통합과정생, 이동민 박사후연구원. 연세대 제공
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 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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