이온 선택성 막 전극(ion selective membrane electrodes; ISMEs)을 연구 개발

* 이온 선택성 막 전극(ISMEs)의 작동 원리

사람의 혈액이나 강물과 같은 환경 시료 속에 녹아 있는 이온 형태의 물질들의 양을 측정하는데 이용.
전극의 막 속에는 특정한 이온과 반응할 수 있는 물질이 포함되어있는데, 이 물질을 이온 감응 물질(ionophore)이라고 한다. 시료 용액과 전극의 막이 접촉하게 되면 용액 속의 특정한 이온 물질이 막 표면으로 확산되어 이온 감응 물질과 반응하게 되며, 이 때, 양이온 또는 음이온 물질이 막 표면에 누적되게 되어 막에 전압이 형성되게 되며, 기준이 되는 전극과 측정 전극 사이의 전압차이를 증폭기에서 증폭하여 컴퓨터에서 읽어 들이게 된다. 이렇게 형성된 전압차이는 시료 용액 속의 이온 물질들의 양(농도)과 비례하기 때문에, 읽어 들인 전압차이를 이용하여 시료 속의 특정 이온 물질의 양을 알아낼 수 있게 된다.

예) 음료수(주스, 우유 등)가 산성인지 염기성인지를 결정하기 위해 음료수 속에 있는 수소 이온(H+)의 양을 측정하면 되는데, 이 때 사용되는 장비가 이온 선택성 전극인 pH-전극이다.

* 이온 선택성 막 전극(ISMEs)의 연구 방향
크게 두 가지로 나뉘어지는데, 첫번째는 시료 용액 속의 이온 물질과 반응할 수 있는 이온 감응 물질을 개발하는 것이며, 두번째는 이온 감응 물질을 포함해서 막을 만들 수 있는 막 재료에 대한 개발이다. 본 실험실에선 이러한 두 가지 연구 방향을 모두 수행하고 있습니다.

 새로운 이온 감응 물질을 이용한 결과

경상대 화학과 이심성 교수님과 공동 연구 : 탈륨 이온, 은 이온에 선택적으로 감응하는 고리형 물질을 이용한 PVC 막 전극의 개발.

 새로운 막 재질을 이용한 연구 결과

PVC를 대체할 신소재를 사용한 염소 이온, 탄산 이온 막 전극의 개발. (솔-젤 막 전극)

 금속 포피린(이온 감응 물질)과 솔-젤 막 재질을 이용한 연구

식물의 엽록소, 사람의 적혈구 속에는 금속이 포함된 고리형태의 물질이 존재하며, 이것을 금속 포피린이라고 부릅니다. 이러한 금속 포피린은 석유 화학 분야에서 촉매로 사용되어지며, 또한 에너지 개발 분야에서 태양 전지, 인공 광합성 개발 등의 연구에 이용되고 있습니다. 특히, 이온 감응 물질로의 응용이 소개되어 이온 선택성 막 전극에 대한 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 현재 염소 이온, 아세트산 이온에 대한 막 전극의 연구를 수행하고 있습니다.

분석 장비 개발 업체, 환경 관련 직종, 병원 임상 분석(혈액 분석), 의약품 관련 업체, 화장품 관련 업체, 정부 및 기업체 연구소 연구원, 국내 및 외국 대학원 진학, 대기업 및 중소 기업체.