국립창원대 박종관 교수팀, 자연 유기물질 분자 특성 종합 분석 성공

국립창원대학교(총장 박민원) 환경에너지공학전공 박종관 교수 연구팀이 자연 유기물질(NOM)의 복잡한 분자 구조를 종합적으로 규명하는 첨단 분석 기법에 대한 연구 결과를 국제 저명 학술지인 'Journal of Chromatography A (분야 상위 19.2%, JCR rank 17/86)'에 게재했다고 17일 밝혔다.

자연 유기물질(NOM)은 호수, 강, 지하수 등 수생 환경에 광범위하게 존재하며 미생물 성장 지원과 수생태계의 탄소 공급원 역할을 하지만, 수처리 과정에서는 물의 색상·맛 변화와 특히 소독 부산물(DBPs) 형성의 주요 원인이 되어 수질 안전에 위협이 된다. 그러나 NOM은 토양 유입, 미생물 활동, 식물 분해 등 다양한 기원으로 인해 매우 복잡한 성분으로 구성된 특성을 지니고 있어, 분자 수준의 정밀 분석에 큰 어려움이 존재해 왔다.

박종관 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 두 가지 첨단 분석 기술을 창의적으로 결합했다. 고해상도 비파괴 분석이 가능한 액체크로마토그래피–Orbitrap 질량분석법(LC–Orbitrap MS)을 통해 저분자량(500 Da 미만) 및 열 민감성 화합물인 단백질과 지질을 정밀 분석했으며, 열분해–가스 크로마토그래피–질량분석법(Py–GCMS)을 활용해 고분자량(1,500 Da 초과) 및 열 안정성 화합물인 리그닌과 다당류를 효과적으로 규명했다.

연구팀은 특히 고체상 추출(SPE) 전처리 적용 유무에 따른 체계적 비교를 통해 각 분석 방법의 특성과 한계를 명확히 규명했다. SPE 적용 시 신호 대 잡음비가 약 3.1배 향상되어 분석 정밀도가 개선되었으나, 검출된 총 분자 특징 수는 33.8~68.4% 감소하여 잡음 감소와 특정 분획 손실 간의 명확한 상충관계를 확인했다.

국립창원대 박종관 교수는 "현재 수질 관리 및 수처리 공정에서 NOM 특성 분석은 필수적이지만, 단일 분석 기법만으로는 NOM의 복잡하고 이질적인 특성을 완전히 파악하기 어렵다는 본질적 한계가 존재한다"며 "이번 연구에서 개발한 상호보완적 분석 체계를 활용하면 저분자량부터 고분자량까지 NOM의 전체 스펙트럼을 포괄적으로 규명할 수 있어, 소독 부산물 생성 메커니즘 이해와 수처리 공정 최적화에 크게 기여할 것"이라고 전했다.