국립군산대 환경공학과 신재돈 교수
국립군산대학교 연구진이 차세대 수처리 소독제로 주목받는 이산화염소(ClO₂)가 병원성 미생물은 물론 항생제 내성 유전자까지 효과적으로 제어하는 원리를 과학적으로 규명하는 데 성공했다.
안전한 먹는 물 확보와 항생제 내성균 확산 차단이라는 두 과제를 동시에 해결할 수 있는 기반 기술을 제시했다는 점에서 학계와 물산업 분야의 관심이 모아지고 있다.
국립군산대학교(총장 김강주)는 환경공학과 신재돈 교수 연구팀의 이 같은 연구 성과가 수자원 분야 세계 최고 권위 학술지인 'Water Research'에 게재됐다고 3일 밝혔다.
Water Research는 영향력지수(IF) 12.8을 기록하고 있으며, 저널인용보고서(JCR) 기준 상위 1.1%에 속하는 국제학술지다.
이산화염소는 기존 염소계 소독제보다 발암 가능성이 있는 소독부산물 생성이 적고, 산성부터 알칼리성까지 넓은 pH 환경에서도 안정적인 살균력을 유지해 차세대 수처리 소독제로 주목받고 있다.
그러나 실제 정수처리 현장에서는 병원성 미생물과 항생제 내성 유전자에 어떤 방식으로 작용하는지에 대한 과학적 검증이 충분하지 않아 활용 범위를 확대하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 대표적인 수인성 병원균인 대장균(E. coli O157), 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA), 고초균(Bacillus subtilis)을 대상으로 이산화염소의 소독 메커니즘을 정밀 분석했다.
연구 결과, 이산화염소는 세포막을 손상시키고 강한 산화 스트레스를 유도해 병원성 미생물을 효과적으로 불활성화하는 것으로 확인됐다.
특히 항생제 내성 유전자를 포함한 플라스미드 DNA에서는 DNA를 완전히 절단하지 않더라도 특정 염기를 선택적으로 산화시켜 유전자 기능을 크게 떨어뜨리는 것으로 나타났다. 이는 단순히 세균을 제거하는 수준을 넘어 항생제 내성 유전자의 전파 가능성까지 낮출 수 있음을 보여주는 결과라는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 실험실 환경에 그치지 않고 실제 하천수를 활용한 검증 실험도 진행했다. 그 결과 다양한 수환경에서도 안정적인 소독 성능을 유지하는 것으로 확인돼 먹는 물 생산과 물 재이용, 분산형 수처리 시설 등 실제 현장 적용 가능성도 입증했다.
이번 연구는 국립군산대 환경공학과 석사과정 서유진 학생이 제1저자로 참여했으며, 신재돈 교수의 지도 아래 전북대학교 조민 교수와 SELS연구소 윤영건 박사가 미생물학 및 분자생물학 분야 공동연구를 수행했다. 연구진은 수처리공학과 미생물학을 융합한 접근을 통해 기존 연구보다 한층 심층적인 소독 메커니즘을 규명했다.
신재돈 교수는 "이번 연구는 이산화염소의 소독 효과를 단순한 미생물 제거 수준을 넘어 항생제 내성 유전자 제어 메커니즘까지 과학적으로 밝혀냈다는 데 의미가 있다"며 "향후 먹는 물 생산과 물 재이용, 분산형 수처리 시스템 등 다양한 분야에서 보다 안전하고 효율적인 수처리 공정 설계의 핵심 기술로 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
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