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국립창원대 전준호 교수 연구팀, 하수처리장 잔류 의약물질 환경 위해성 규명! 의약물질 ‘역변환 현상’ 및 세계 최초 신규 변환산물 검출 
국립창원대학교 환경에너지공학전공 전준호 교수 연구팀은 8일 하수처리 공정의 핵심 시설인 생물반응조 내에서 발생하는 잔류 의약물질의 생물학적 변환 메커니즘을 규명하고, 모화합물보다 환경 독성과 잔류성이 높은 신규 변환산물들의 수생태계 위해성을 입증했다고 밝혔다.
전준호 교수 연구팀에 따르면 일상생활에서 복용 및 배출된 의약물질은 하수처리시설로 유입돼 복잡한 생물학적 처리 과정을 거치며 다양한 변환산물(Transformation Products, TPs)을 생성한다. 기존 하수처리 공정에서는 특정 의약물질이 처리 후 오히려 농도가 증가하는 ‘음(-)의 제거율’ 현상이 빈번히 보고됐으나, 구체적인 원인과 변환산물의 환경적 영향에 대해서는 명확히 규명되지 못한 실정이었다.
전준호 교수 연구팀은 타깃(Target), 의심물질(Suspect), 비표적물질(Non-target) 스크리닝을 결합한 통합 초고분해능 액체크로마토그래피-질량분석(LC-HRMS) 워크플로우를 적용해 생물반응조 내부의 변환 과정을 정밀 추적했다.
그 결과 연구팀은 총 37종의 의약물질과 39종의 변환산물을 검출했으며, 폴드체인지(Fold-change) 분석을 통해 변환산물을 인체 유래(Human-derived), 미생물 유래(Microbial-derived), 그리고 두 기원이 공존하는 이중형(Dual-type) 대사체로 최초 분류했다.
특히 인체 유래 대사체와 이중형 대사체가 생물반응조 내 미생물에 의해 다시 원래의 의약물질로 되돌아가는 ‘역변환(Back-transformation)’ 현상을 실증하여 기존 수처리 공정의 미스터리였던 음(-)의 제거율 발생 원인을 과학적으로 입증했다. 이와 함께 혈압강하제 성분인 로사르탄(Losartan) 유래 변환산물(LST-M435, LST-M437) 및 소염진통제 펜부펜(Fenbufen) 유래 산물(FBF-M225)을 실제 하수처리장 시료에서 세계 최초로 규명하는 성과를 거두었다.
연구팀이 수행한 구조 기반 PMT/PBT(난분해성·이동성·생물축적성·독성) 평가 및 위해도(Risk Quotient, RQ) 분석에 따르면, 일부 변환산물(CFN-M209, LST-M421, LST-M435 등)은 원래의 의약물질(모화합물)보다 환경 잔류성과 이동성, 혹은 수생태계 독성이 더 높은 것으로 나타났다.
연구책임자인 국립창원대 전준호 교수는 “이번 연구는 기존 하수처리 공정에서 단순히 모화합물 농도만을 측정하던 방식에서 벗어나, 인체 유래 대사체의 역변환과 공정 중 생성되는 고위해성 변환산물까지 아우르는 포괄적인 수질 관리 체계가 필요함을 입증한 데 큰 의의가 있다”라며 “낙동강 유역 및 지역사회의 상수원과 수생태계를 미량오염물질로부터 안전하게 지키기 위한 고도 수처리 기술 및 지속 가능한 수자원 관리 정책 수립에 핵심 기초자료로 활용될 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구 성과는 환경과학·공학 분야의 세계적인 학술지이자 피인용지수(IF) 12.2(상위 5% 이내) 국제저명학술지인 ‘Journal of Hazardous Materials’ 최신호에 게재됐다.(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389426026920?via%3Dihub)
*붙임: 국립창원대 전준호 교수 연구팀의 하수처리장 내 잔류 의약물질 ‘역변환 현상’ 및 신규 변환산물 환경 위해성 규명 관련 연구 논문의 그림초록. 끝.
내용 문의 : 환경공학과(055.213.3740)
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