성균관대, 차세대 폭발물 감지용 형광 고분자 센서 개발
- 서펙스(SuFEx) 반응 기반 고감도 센서… 방위산업·공공안전 활용 기대
- 수초 내 99% 이상 형광 소광 성능… TLC 기반 현장형 감지 시스템 구현

□ 성균관대학교(총장 유지범) 화학과 배한용, 송창식, 김태연 교수 공동연구팀이 차세대 클릭화학 기술인 서펙스(SuFEx, Sulfur(VI) Fluoride Exchange) 반응을 기반으로 한 고성능 형광 고분자 센서를 개발하였다. 본 센서는 TNT 및 DNT와 같은 대표적 폭발물을 수 초 이내에 99% 이상 감지할 수 있는 뛰어난 형광 소광 성능을 보이며, 기존 센서 대비 월등한 감도와 신속성을 입증했다.

□ 연구팀은 전자 수용체인 폭발물과의 상호작용을 극대화할 수 있는 새로운 고분자 구조(SP 시리즈)를 설계하여 기존 형광 센서의 한계였던 낮은 선택성, 느린 반응속도, 복잡한 합성 과정을 극복했다. 대표적으로 개발된 SP-7 고분자는 육안으로도 식별 가능한 강력한 형광 소광 반응을 유도하며, 실질적인 현장 적용이 가능한 감지 기술로서 주목받고 있다.

□ 특히 연구팀은 얇은층 크로마토그래피(TLC) 기반의 현장형 감지 시스템을 함께 구현하여, 고가 장비 없이도 폭발물 감지가 가능한 저비용 고효율 솔루션으로의 실용 가능성을 입증하였다. 해당 기술은 공공안전, 국방, 테러 대응 등 다양한 분야에서 빠르고 정확한 현장 대응을 가능케 할 것으로 기대된다.

□ 배한용 교수는 “이번 연구는 서펙스 반응과 고분자 센서 기술, 수용액 기반 유기촉매 합성을 통합한 신개념 감지 시스템으로, 자연 모방형 소재 설계와 실용기술을 성공적으로 융합했다”며, “공공안전 및 국방 분야에서 핵심 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

□ 송창식 교수는 “SP 고분자는 우수한 필름 형성력과 높은 형광 효율, 뛰어난 감지 특성을 모두 갖춘 물질로, 실제 현장 센서로 활용될 가능성을 보여주었다”고 전했으며, 김태연 교수는 “SP-7의 전자 이동 효율이 시간-분해 분광학 데이터 및 계산화학적으로 입증되었으며, 이는 기존 감지소재를 뛰어넘는 성능의 근거가 된다”고 설명했다.

□ 본 연구는 성균관대학교 화학과와 방위산업체 PNL 글로벌(대표 이종만) 간 공동연구로 진행되었으며, 국방과학연구소(ADD) 미래도전 국방기술 연구개발 사업과 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다. 연구 결과는 소재, 에너지, 의약, 환경 등 첨단 과학기술 분야의 권위 있는 국제학술지 Advanced Science에 2025년 7월 11일자로 게재되었다.

※ 논문명: SuFEx-Enabled Catalytic Synthesis of Fluorescent Organosulfur Polymers for the Rapid Detection of Explosives
※ 학술지: Advanced Science
※ 저자명: (공동 교신저자) 성균관대 배한용, 송창식, 김태연 교수, (공동 제1저자) 이선부 박사과정생, 허재영 석사졸업생, 노승현 박사과정생

8월 1일 금요일자 보도자료 - 첨부파일 참조