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이게 우리가 개발한 생물 독성 모니터링 시스템입니다. 물에 독성물질이 유입될 때 경보를 울려 재빨리 알아채고 대처할 수 있지요.
광주과학기술원 환경공학부 환경독성화학 연구실을 안내하던 김상돈 교수는 가장 먼저 모니터가 달린 감시 장치를 보여 줬다. 예상하지 못했던 수질 오염 사고를 예방하기 위해 실시간으로 수질을 검사하고 알려 주는 장치다. 지금까지는 주로 독일과 같은 선진국에서 수입한 장비를 이용했지만, 김 교수팀은 기존 장비의 단점을 개량해 자체 개발했다.
이 감시 시스템은 물을 내부로 순환시키는 장치와 물벼룩이 들어 있는 작은 상자, 물벼룩의 움직임을 감시하는 카메라, 데이터 처리장치로 이뤄져 있다. 카메라는 물벼룩의 움직임을 실시간으로 추적하다가 오염된 물이 들어와 물벼룩이 이상하게 행동하면 관리자에게 경고한다. 하천이나 상수원 입구에 설치해 두면 독성물질이 갑자기 유입됐을 때 즉시 알아채고 추가 오염을 막을 수 있다. 김 교수는 “기존 장비는 물속에 들어 있는 부유물 때문에 물벼룩의 움직임을 놓치는 경우가 많았다”며 “새로 개발한 장비는 물벼룩의 크기를 미리 입력해 뒀기 때문에 부유물과 물벼룩을 혼동하지 않는다”고 설명했다.
물벼룩은 실험실에서 관리하기 쉽고 광범위한 독성물질에 반응하기 때문에 오염 정도를 판단하는 데 적합하다. 농약과 같은 특정 물질에 관한 수질을 측정할 때는 조류(藻類)나 물고기의 새끼를 이용하기도 하지만, 일반적으로는 물벼룩을 기준으로 독성을 판단한다. 김 교수는 “우리나라도 내년부터 물벼룩을 이용한 수질관리 기준을 적용한다”고 밝혔다.
물속에 들어 있는 독성물질의 기준을 정하는 데 기초가 되는 자료를 만들어 내는 곳이 바로 이곳 환경독성화학 연구실이다. 김 교수가 이끄는 환경독성화학 연구실은 하천에 있는 독성물질을 분석하고 이들이 물속 생태계나 인간에게 미치는 위험성을 연구한다. 수질을 오염시키는 독성물질은 농약, 유기화합물, 중금속, 환경호르몬 등이 있으며, 산업이 발달할수록 종류는 계속 늘어난다. 화학물질의 독성을 판단하는 데는 두 가지 방법이 있다. 분석화학기법을 이용해 물질의 독성을 알아내는 화학적 방법과 살아 있는 생물을 이용하는 생물학적 방법이다. 생물학적 방법은 주로 물벼룩이나 물고기 알 등 수생생물을 이용하며, 사람에게 끼치는 영향에 대해 연구할 때는 사람의 세포를 쓰기도 한다.
혼합물질의 독성 예측 모델 만든다
이곳의 연구 결과는 국가 환경 정책에 반영된다. 내년부터 시행되는 ‘생태독성관리법’에 따르면 전국의 대형 하수처리장은 물을 배출하기 전에 생물 독성 테스트를 실시해야 한다. 김 교수팀은 환경부와 함께 이 법안의 근거를 마련하기 위해 하수처리장에서 나오는 물의 독성과 원인 물질에 대해 연구했다. 또한 2007년부터 전국 4대강 유역의 오염물질을 분석하는 연구에도 참여하고 있다. 그중 영산강과 섬진강 유역, 제주도가 환경독성화학 연구실이 맡은 곳이다. 분기별로 1회씩 하천 물을 분석하는데, 영산강만 해도 40군데가 넘는 곳에서 물을 채취한다. 2015년까지 10가지 항목 이상의 오염물질에 대한 수질기준치를 정할 계획이다.
최근 이곳에서 관심을 갖고 있는 독성물질은 산업 발달로 새롭게 등장한 잠정유해물질이다. 항생제와 같은 의약품이 좋은 예다. 가정에서 하수구에 버린 의약품이나 몸에서 완전히 분해되지 않은 의약품 성분은 하천으로 흘러나가 잠정유해물질로 작용할 가능성이 있다. 생활용품에 많이 쓰이는 은나노 물질이나 탄소나노튜브와 같은 나노물질도 물속 생태계에 나쁜 영향을 끼칠 수 있어 심층 연구가 필요하다. 일반적으로 잘 알려져 있지 않지만 과불화화합물도 주요 관심 대상이다. 과불화화합물은 코팅제로 주로 생활용품의 표면 처리에 많이 쓰이는 물질이다.
독성 예측 모델도 주요연구분야다. 특히 혼합물질에 기반을 둔 독성 예측 모델을 중점적으로 연구하고 있다. 물속에는 수천 개에 달하는 독성물질이 함께 들어 있다. 여러 독성물질이 섞이면 독성이 변해 환경에 어떤 영향을 줄지 예측하기 어렵기 때문에 모델을 만들어 연구한다. 그러기 위해서는 물질을 분리해 각각의 독성 모델을 만든 뒤 합쳐야 한다. 독성물질은 종류에 따라 신경에 영향을 주거나, 효소에 영향을 주는 등 다양한 방법으로 작용하기 때문에 혼합물질에 대한 모델을 만드는 작업은 쉽지 않다. 김 교수는 “지금의 수질 기준은 단일물질에 바탕을 두고 있다”며 “혼합물질에 대한 독성 기준을 정하기 위한 연구를 계속하고 있다”고 밝혔다.
환경독성화학 연구실에서 관심을 갖는 연구 주제 중 하나는 현재 진행 중인 4대강 정비공사로 생기는 조류다. 4대강 공사가 완료되면 하천마다 보가 생기는데, 이런 보에 서식하는 조류는 천연 독성물질을 만들어 하천을 오염시킬 수 있다. 이미 연구실에서는 기초 연구를 진행 중이다. 김 교수는 “환경을 하는 사람에게는 이런 환경 변화가 생길 때 미리 예측하고 대비하는 자세가 필요하다”며 “생태계를 사랑하면서 화학 및 생물학 기초가 충실한 학생이 연구실에 많이 지원해 함께 연구하면 좋겠다”고 말했다.
광주과학기술원 환경공학부 환경독성화학 연구실을 안내하던 김상돈 교수는 가장 먼저 모니터가 달린 감시 장치를 보여 줬다. 예상하지 못했던 수질 오염 사고를 예방하기 위해 실시간으로 수질을 검사하고 알려 주는 장치다. 지금까지는 주로 독일과 같은 선진국에서 수입한 장비를 이용했지만, 김 교수팀은 기존 장비의 단점을 개량해 자체 개발했다.
이 감시 시스템은 물을 내부로 순환시키는 장치와 물벼룩이 들어 있는 작은 상자, 물벼룩의 움직임을 감시하는 카메라, 데이터 처리장치로 이뤄져 있다. 카메라는 물벼룩의 움직임을 실시간으로 추적하다가 오염된 물이 들어와 물벼룩이 이상하게 행동하면 관리자에게 경고한다. 하천이나 상수원 입구에 설치해 두면 독성물질이 갑자기 유입됐을 때 즉시 알아채고 추가 오염을 막을 수 있다. 김 교수는 “기존 장비는 물속에 들어 있는 부유물 때문에 물벼룩의 움직임을 놓치는 경우가 많았다”며 “새로 개발한 장비는 물벼룩의 크기를 미리 입력해 뒀기 때문에 부유물과 물벼룩을 혼동하지 않는다”고 설명했다.
물벼룩은 실험실에서 관리하기 쉽고 광범위한 독성물질에 반응하기 때문에 오염 정도를 판단하는 데 적합하다. 농약과 같은 특정 물질에 관한 수질을 측정할 때는 조류(藻類)나 물고기의 새끼를 이용하기도 하지만, 일반적으로는 물벼룩을 기준으로 독성을 판단한다. 김 교수는 “우리나라도 내년부터 물벼룩을 이용한 수질관리 기준을 적용한다”고 밝혔다.
물속에 들어 있는 독성물질의 기준을 정하는 데 기초가 되는 자료를 만들어 내는 곳이 바로 이곳 환경독성화학 연구실이다. 김 교수가 이끄는 환경독성화학 연구실은 하천에 있는 독성물질을 분석하고 이들이 물속 생태계나 인간에게 미치는 위험성을 연구한다. 수질을 오염시키는 독성물질은 농약, 유기화합물, 중금속, 환경호르몬 등이 있으며, 산업이 발달할수록 종류는 계속 늘어난다. 화학물질의 독성을 판단하는 데는 두 가지 방법이 있다. 분석화학기법을 이용해 물질의 독성을 알아내는 화학적 방법과 살아 있는 생물을 이용하는 생물학적 방법이다. 생물학적 방법은 주로 물벼룩이나 물고기 알 등 수생생물을 이용하며, 사람에게 끼치는 영향에 대해 연구할 때는 사람의 세포를 쓰기도 한다.
[➊ 한 연구원이 실험에 열중해 있다. 이곳의 연구원들은 여러 하천에서 수집한 물에 어떤 오염물질이 들어 있는지를 조사한다.]
[➋ 산업이 발달할수록 잠재 유해물질의 종류가 늘어나기 때문에 다양한 혼합물질이 일으키는 독성을 연구할 필요가 있다.]
혼합물질의 독성 예측 모델 만든다
이곳의 연구 결과는 국가 환경 정책에 반영된다. 내년부터 시행되는 ‘생태독성관리법’에 따르면 전국의 대형 하수처리장은 물을 배출하기 전에 생물 독성 테스트를 실시해야 한다. 김 교수팀은 환경부와 함께 이 법안의 근거를 마련하기 위해 하수처리장에서 나오는 물의 독성과 원인 물질에 대해 연구했다. 또한 2007년부터 전국 4대강 유역의 오염물질을 분석하는 연구에도 참여하고 있다. 그중 영산강과 섬진강 유역, 제주도가 환경독성화학 연구실이 맡은 곳이다. 분기별로 1회씩 하천 물을 분석하는데, 영산강만 해도 40군데가 넘는 곳에서 물을 채취한다. 2015년까지 10가지 항목 이상의 오염물질에 대한 수질기준치를 정할 계획이다.
최근 이곳에서 관심을 갖고 있는 독성물질은 산업 발달로 새롭게 등장한 잠정유해물질이다. 항생제와 같은 의약품이 좋은 예다. 가정에서 하수구에 버린 의약품이나 몸에서 완전히 분해되지 않은 의약품 성분은 하천으로 흘러나가 잠정유해물질로 작용할 가능성이 있다. 생활용품에 많이 쓰이는 은나노 물질이나 탄소나노튜브와 같은 나노물질도 물속 생태계에 나쁜 영향을 끼칠 수 있어 심층 연구가 필요하다. 일반적으로 잘 알려져 있지 않지만 과불화화합물도 주요 관심 대상이다. 과불화화합물은 코팅제로 주로 생활용품의 표면 처리에 많이 쓰이는 물질이다.
독성 예측 모델도 주요연구분야다. 특히 혼합물질에 기반을 둔 독성 예측 모델을 중점적으로 연구하고 있다. 물속에는 수천 개에 달하는 독성물질이 함께 들어 있다. 여러 독성물질이 섞이면 독성이 변해 환경에 어떤 영향을 줄지 예측하기 어렵기 때문에 모델을 만들어 연구한다. 그러기 위해서는 물질을 분리해 각각의 독성 모델을 만든 뒤 합쳐야 한다. 독성물질은 종류에 따라 신경에 영향을 주거나, 효소에 영향을 주는 등 다양한 방법으로 작용하기 때문에 혼합물질에 대한 모델을 만드는 작업은 쉽지 않다. 김 교수는 “지금의 수질 기준은 단일물질에 바탕을 두고 있다”며 “혼합물질에 대한 독성 기준을 정하기 위한 연구를 계속하고 있다”고 밝혔다.
환경독성화학 연구실에서 관심을 갖는 연구 주제 중 하나는 현재 진행 중인 4대강 정비공사로 생기는 조류다. 4대강 공사가 완료되면 하천마다 보가 생기는데, 이런 보에 서식하는 조류는 천연 독성물질을 만들어 하천을 오염시킬 수 있다. 이미 연구실에서는 기초 연구를 진행 중이다. 김 교수는 “환경을 하는 사람에게는 이런 환경 변화가 생길 때 미리 예측하고 대비하는 자세가 필요하다”며 “생태계를 사랑하면서 화학 및 생물학 기초가 충실한 학생이 연구실에 많이 지원해 함께 연구하면 좋겠다”고 말했다.
