[재료 talk!] 혼합물 분리의 꽃, 크로마토그래피 

종이에 수성 사인펜으로 점을 찍고, 종이 바닥을 물에 담가 놓고, 물이 종이를 적심에 따라 번지는 잉크의 모양을 관찰한 실험을 다들 기억하시나요? 한 가지 색의 잉크라고 생각했던 것과는 달리, 점 하나에서 여러 가지 색상들이 분리되어 나타나는 것이 정말 신기했던 것 같아요. 이 실험은 대표적인 크로마토그래피 실험이에요. 크로마토그래피는 물질의 이동 속도 차이를 이용해 혼합물을 분리하는 기법이에요. 크로마토그래피는 고정상과 이동상이 존재하는데, 이름 그대로 고정되어 있는 고정상에서 분리하고자 하는 물질을 이동시키는 물질이 이동상이에요. 앞서 언급했던 잉크 분리 실험에서 고정상은 종이, 분리하고 싶은 물질은 잉크, 이동상은 물인 셈이죠. 잉크가 종이와 친하면 천천히 이동할 것이고, 반대로 물과 친하면 물과 함께 종이 위에서 빠르게 이동하겠죠? 물질마다 친화도가 달라 이동 속도가 차이 나게 되고, 이로 인해 분리를 할 수 있게 돼요.

크로마토그래피는 실험 방법이 간단하고, 짧은 시간 안에 결과값을 얻을 수 있어 많이 이용되고 있어요. 양이 적거나, 열에 약한 시료도 분리할 수 있어요. 그리고 끓는점, 녹는점, 밀도, 용해도 등의 성질이 비슷해도 효과적으로 한 번에 분리가 가능하다는 장점을 가지고 있어요.

레시피 #25 신속항원검사와 자가검진키트의 원리, 면역 크로마토그래피  

[재료] 항원-항체 반응, 크로마토그래피, 면역 크로마토그래피, 색소가 든 항체  

요즘 코로나19 신규 확진자가 급격하게 증가하고 있어 시민들의 불안감이 나날이 증가하고 있는 것 같아요. 감염병의 확산으로 PCR 검사 대신 집에서 자가검진키트를 사용하거나, 병원에서 신속항원검사를 진행하는 분들도 많아지고 있는데요. 이번 뉴스레터에서는 신속항원검사와 자가검진키트의 원리를 집중적으로 살펴볼게요.

신속항원검사와 자가검진키트는 환자의 검체에 바이러스 특이 항원이 있는지 검출하는 검사법이에요. 여기에는 면역 반응인 항원-항체 반응과 크로마토그래피를 합친 면역 크로마토그래피 기법이 활용돼요. 항원이란, 생명체 내에서 이물질로 간주하는 모든 물질을 총칭하며, 대부분 바이러스나 세균입니다. 항체는 특정 항원에 특이적으로 결합하는 물질로, 항원-항체 반응은 항원과 항체가 결합하는 반응이에요. 코로나 확진자가 검사 키트를 사용하면, 몸에 존재하던 코로나 바이러스가 시약에 들어 있던 항체와 결합하고, 이 항원-항체 결합물이 검사용 디바이스를 지나가요. 항원-항체 결합물은 계속 앞으로 나아가다가, T라인과 C라인에 존재하는 색소가 든 항체와 2차로 항원-항체 반응을 일으켜 두 줄의 선이 나타나게 돼요. 이때, C라인은 검사용 시약이 디바이스를 끝까지 통과했다는 것을 알려주고, T라인은 검사용 시약에 코로나 바이러스 항원-항체 결합물이 있다는 것을 알려주는 것이랍니다.

면역 크로마토그래피는 매우 짧은 시간 내에 결과를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있어요. 코로나 검진 키트의 경우 15분 내외로 결과를 알 수 있죠. 또한 미량의 코로나 바이러스라도 검출이 가능해요. 하지만 항원을 증폭하는 과정이 없어서 검사 결과가 명확하게 나타나지 않을 수도 있어요. 특히 사용자의 숙련도가 낮은 경우, 코로나 바이러스를 채취하지 못할 수 있기 때문에 주의가 필요해요.

한국에너지연구원, ‘전기’와 ‘수소’ 모두 잡는 양방향 에너지 저장 기술 확보  

수소는 탄소 배출 없이 전기 등의 다양한 에너지로 전환할 수 있어 미래 에너지원으로 주목받고 있어요. 이런 수소를 생산하는 방법의 하나로, 전기를 가해 물을 분해하는 수전해 기술이 있죠. 수전해의 원리를 반대로 적용한다면, 수소를 활용해 전기를 얻는 연료전지 기술이 됩니다. 이렇게 방향은 반대지만 원리는 같은 두 기술을 하나의 셀에 적용한다면 어떻게 될까요? 최근 한국에너지기술연구원이 이러한 ‘양방향 고온 수전해-연료전지’ 기술을 확보했다고 해요. 이를 활용하면 신재생에너지로 생산한 전기로 수소를 생산하고, 수소로 전기를 생산하는 방식으로, 탄소 배출 없이 깨끗하게 전기를 생산할 수 있다고 하는데요. 효율 증대가 관건인 것으로 보입니다. 미래를 이끌 에너지 저장 기술로 거듭나길 기대해보아요.