국립군산대학교 환경공학과 신재돈 교수 연구팀이 이산화염소(ClO2)를 이용한 수처리 과정에서 병원성 미생물과 항생제 내성 유전자에 대한 소독 메커니즘을 체계적으로 규명하는 데 성공했다. 이번 연구는 세계적 권위의 국제학술지 『Water Research』(Impact Factor 12.8, 수자원 분야 JCR 상위 1.1%)에 게재됐으며, 향후 정수처리 분야에서 이산화염소 활용 확대를 위한 과학적 기반을 제시한 연구로 평가받고 있다.

이산화염소는 기존 염소계 소독제에 비해 발암 우려가 있는 소독부산물 생성이 적고, 넓은 pH 범위에서 우수한 소독 효과를 나타내는 차세대 수처리 소독제로 주목받고 있다. 그러나 실제 정수처리 분야에서는 미생물과 유전자 수준에서의 반응 메커니즘에 대한 과학적 근거가 부족해 활용이 제한적인 측면이 있었다.

연구팀은 대표적인 수인성 병원균인 대장균(E. coli O157:H7), 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA), 고초균(Bacillus subtilis)을 대상으로 이산화염소의 소독 특성을 분석했다. 연구 결과, 이산화염소는 세포막 손상과 산화 스트레스를 유도해 미생물을 효과적으로 불활성화하는 것으로 나타났으며, 항생제 내성 유전자를 포함한 플라스미드 DNA는 완전히 절단하지 않고도 선택적인 염기 산화를 통해 유전자 기능을 저감시키는 메커니즘을 확인했다. 또한 실제 하천수를 이용한 실험에서도 안정적인 소독 성능을 보여 다양한 수환경에서도 적용 가능성이 높음을 입증했다.

이번 연구는 국립군산대학교 환경공학과 석사과정 서유진 학생이 제1저자로 참여했으며, 신재돈 교수의 지도 아래 전북대학교 조민 교수와 SELS연구소 윤영건 박사가 미생물 및 분자생물학 분석 분야에서 공동연구를 수행하여 수처리공학과 미생물학을 융합한 연구 성과를 도출했다.

신재돈 교수는 "이번 연구는 이산화염소의 소독 효과를 미생물 제거뿐 아니라 항생제 내성 유전자 수준까지 과학적으로 규명했다는 점에서 의미가 있다"며 "향후 먹는물 생산, 물 재이용, 분산형 수처리 시스템 등 다양한 분야에서 보다 안전하고 효율적인 수처리 공정 설계에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.