국립목포대학교 플라즈마분광분석센터(센터장: 화학과 남상호 교수)는 2019년 교육부와 NFEC이 지원하는 핵심연구지원센터로 선정되었다. 플라즈마분광분석법을 중심으로, 다양한 분광분석법의 동시 측정, 데이터 융합 및 기계학습 모델링을 통해 의료진단과 식품원산지판별 분야에서 해법 제시를 위한 연구를 수행하고 있다. 

플라즈마분광분석센터는 유도결합 플라즈마 광방출분광법(ICP-OES), 유도결합 플라즈마 질량분석법(ICP-MS), 레이저 유도 플라즈마 분광법(LIBS)에 대한 오랜 경험과 전문성을 토대로 다양한 분광법의 데이터 융합 및 전략적 모델링, 화학종 분리 분석을 통한 정확한 독성 평가 기술을 개발하여 공공분야와 관련 산업 발전에 기여하는 것을 목표로 하고 있다.

플라즈마분광분석센터는 구체적으로 ① 플라즈마 원소 분석법과 라만 산란, 근적외선 흡수 등 분자구조를 알려 주는 분광법들의 데이터를 효과적으로 융합하여 정확도 높은 의료진단, 식품원산지판별을 위한 기계 학습 모델링 연구, ② 마이크로리터 수준의 극소량 생체액의 원소분석법 연구, ③ 비소, 셀레늄 등 독성이 화학종에 의존하는 원소들의 화학종 분리 정량 분석 연구, ④ 산업용 난용성 소재 분석을 위한 레이저 어블레이션 응용 연구를 수행하고 있다.

플라즈마분광분석센터는 분광분석화학과 데이터과학이 만나는 지점에서 의료진단, 식품원산지 판별을 위한 효과적인 방법을 연구하고, 식품 독성 평가, 산업현장의 문제 해결을 위한 고난도 화학분석기술 개발 을 통해 건강한 삶의 추구와 산업 발전에 기여하고자 한다. 또한, 세라믹 소재와 2차전지 산업의 연구개발 지원, 화학분석 전문가 양성을 통해 지역산업 지원 및 인력양성을 목표로 하고 있다.

국립목포대학교(총장 박민서) 화학과 남상호, 이용훈 교수 연구팀은 한양대 화학과 정회일 교수 연구팀, 국립농산물품질관리원과 공동연구를 통해서 국내에서 유통되고 있는 된장 97종을 대상으로 생산지를 추적할 수 있는 화학분석법을 개발하였다.

된장은 대두를 주재료로 해서 소금, 밀가루, 그리고 다양한 첨가물들을 혼합, 발효시켜 만드는 동아시아의 대표적인 식품 소스이자 첨가물이다. 국내에서는 여러 식품회사의 된장 제품들이 유통되고 있는데 이들 중 상당 수는 중국에서 생산된 것이다. 이 연구에서는 각각 원소 조성과 분자 구조를 알려주는 간편한 화학분석법인 LIBS(레이저 유도 플라즈마 분광법)와 NIR(근적외선 흡수분광법)을 결합하여 시중에서 구입할 수 있는 된장이 국내에서 생산된 것인지, 중국에서 생산된 것인지를 99.6%의 정확도로 알아 내었다.

이 논문의 교신저자인 남상호 교수는 “농식품의 원산지를 과학적으로 판별해 내는 것은 유통관리 차원에서 매우 중요하다”고 하였다. 또한, “LIBS는 된장을 만드는데 사용된 소금에 들어있는 무기 원소를 효과적으로 검출하고, NIR은 대두의 품종이나 유기첨가물에 따라 달라지는 유기 영양성분 조성의 차이를 감지해 낸다”며, “이 두 가지 화학분석으로부터 얻은 된장의 정보는 서로 독립적인 화학적 지문으로, 된장의 생산지를 구분해 내는데 상보적으로 활용될 수 있었다”고 원리를 설명하였다.

이용훈 교수는 “이 연구의 사례와 같이 화학을 이용해서 실생활의 문제를 해결하는 기여하는 것은 즐겁고 보람 있는 일”이라며, “이번 연구를 계기로 학생들에게도 화학을 전공하면 식품회사, 공공기관에 취업해서 식품분석 전문가로 품질 및 유통 관리에 기여할 수 있다는 점을 알려주고자 한다”고 하였다.

이 연구 결과는 식품화학분야 저널 가운데 영향력 지수(I.F) 순위 상위 5.6%에 해당하는 Food Chemistry(I.F. = 9.231) 2023년 1월호에 게재될 예정이다.

논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133956

국립목포대학교(총장 박민서) 화학과 남상호 교수, 이용훈 교수는 “한양대 화학과(정회일 교수) 및 한양대병원(최동호 교수) 연구팀과 공동으로 분광분석법을 이용하여 담낭암을 진단하는데 유용하게 활용될 수 있는 기술을 개발했다”라고 밝혔다. 이 연구결과는 영국왕립화학회에서 발행하는 분석화학분야 학술지 애널리스트(Analysts) 7월호 표지 논문으로 선정되었다.

이번에 개발된 분석법은 환자로부터 채취한 담즙을 거의 비파괴적으로 분석하는 두 가지 서로 다른 화학분석법을 결합한 것이 특징이다. 이 분석법에 사용된 레이저 유도 플라즈마 분광법은 담낭암이 진행됨에 따라 달라지는 무기 원소의 농도 비율을 측정하고, 근적외선 분광법은 생체분자들의 조성 변화를 측정한다.

이 연구에 교신저자로 참여한 이용훈 교수는 “한 가지 분광법만 사용했을 때 보다 두 가지 분광법의 데이터를 효과적으로 융합했을 때 담낭암 판별 정확도가 더 향상된다”라며 “이종 화학분석 데이터 융합 및 응용은 최근 분석화학 분야 연구의 세계적 트렌드 가운데 하나”라고 하였다.

이 연구에서 무기원소 분석 실험을 담당한 플라즈마분광분석센터 김향 전임연구원은 “이 분석법을 이용하면 한 방울(15 마이크로그램)의 담즙만으로도 담낭암 판별이 가능하다는 점에서 진단을 위한 담즙 채취 과정에서 환자의 부담을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다”고 하였다.

목포대 플라즈마분광분석센터 센터장인 남상호 교수는 “이 연구는 분석화학분야 교육부 지정 핵심연구지원센터(Core Facilcity)인 목포대학교 플라즈마분광분석센터의 첨단화학분석기기를 이용하여 진행되었다”라며 “의료진단의 핵심기술은 바로 분석화학이다. 실제로 목포대 화학과를 졸업한 인재들이 종근당, 질병관리본부, 보건환경연구원, 한미약품, 레고켐, 애니젠, 나노씨엠에스 등 바이오 메디컬 분야 기업 및 공공기관에서 중요한 역할을 하고 있다”고 하였다.

사진: Analyst 저널 표지 (Combination of LIBS-based elemental analysis and near-infrared molecular fingerprinting of bile juice to enhance identification of gallbladder cancer, 2022, 147,3193).

출처: 목포대학교 보도자료

국립목포대학교(총장 박민서) 화학과 남상호, 이용훈, 유충열 교수의 고체산화물 연료전지(SOFC) 전해질에 대한 레이저 어블레이션 분광분석 연구 결과가 영국왕립화학회 학술지 Analytical Methods 표지 논문으로 선정됐다고 밝혔다.

SOFC는 친환경 고효율 에너지 변환장치로 주목받고 있다. SOFC의 개발, 제조, 사용 후 폐기, 재활용에서 핵심 소재인 전해질의 화학분석이 필수적이다. 그러나 SOFC의 전해질로 주로 사용되는 란탄족 산화물은 강산에도 잘 녹지 않아 기존 분석법을 적용하기에는 시료 준비에 어려움이 컸다.

남상호(분석화학), 이용훈(레이저분광학), 유충열(고체무기화학) 교수는 공동연구를 통해 란탄족 산화물에 펄스레이저를 집속하여 공기 중에서 직접 원자화하여 쉽게 분석할 수 있는 분광법을 개발하여 성능을 입증했다. 플라즈마 분광분석 센터장을 역임하고 있는 남상호 교수는 “향후 이 분석법을 우리 지역 특화산업인 세라믹 산업에 적합하게 개발하여 활용하고자 한다.”라고 말했다.

국립목포대학교 화학과는 교과과정을 중고교 수준의 기초부터 시작하여 실제 산업 및 연구 현장에서 사용되는 첨단화학 분석기기를 이용한 실습을 거쳐 졸업논문 프로젝트로 마무리되도록 개편하여 누구나 쉽고 재미있게 화학을 전공할 수 있도록 하고 있다. 최근 졸업생들은 반도체, 원자력, 바이오제약 분야 기업에 취업하고 있으며, GIST, 한전공대 등 대학원에도 다수 진학하고 있다. 학과장 이용훈 교수는 “화학과 교수진은 연구 및 학생 교육에서 우수한 성과를 얻기 위해 매진하고 있다. 고등학교에서 화학을 배우지 않은 학생들도 기초부터 차근차근 배워 전문가로 취업하고 있다.”라고 소개했다.

사진: Analytical Methods 저널 표지(Quantitative Analysis of Ceria Co-Doped with Samarium and Gadolinium Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, 2022. 2. 14. 발행, 14권 6호).

출처: 목포대학교 보도자료