초록 ▼

□ 연구개요
오염된 토양환경에서 재배된 식물(농작물)의 섭취는 오염물질이 인체에 유입될 수 있는 주요 노출경로 중 하나로 토양-식물체간 생물축척(전이)계수는 오염물질이 토양에서 농작물로의 이동을 수치화하여 나타내는 값으로, 농작물 섭취에 따른 인체 노출량을 산정하는데 중요한 인자이다. 신종 유해물질인 나노입자들에 대한 식물 전이 연구는 기존 오염물질에 비하면 상대적으로 부족한 실정이므로 신뢰성 있는 토양위해성 평가 및 안전한 농작물 생산을 위해서는 나노입자들의 토양-식물체간 전이 기전을 체계적으로 평가하고 농작물 내 축적성을

□ 연구개요
오염된 토양환경에서 재배된 식물(농작물)의 섭취는 오염물질이 인체에 유입될 수 있는 주요 노출경로 중 하나로 토양-식물체간 생물축척(전이)계수는 오염물질이 토양에서 농작물로의 이동을 수치화하여 나타내는 값으로, 농작물 섭취에 따른 인체 노출량을 산정하는데 중요한 인자이다. 신종 유해물질인 나노입자들에 대한 식물 전이 연구는 기존 오염물질에 비하면 상대적으로 부족한 실정이므로 신뢰성 있는 토양위해성 평가 및 안전한 농작물 생산을 위해서는 나노입자들의 토양-식물체간 전이 기전을 체계적으로 평가하고 농작물 내 축적성을 예측하는 기술이 개발될 필요가 있다. 본 연구에서는 금속나노입자의 특성(입자크기, 표면전하, 표면기능기 등), 토양환경(pH, OC 등), 식물종(엽채류, 곡류, 과일류, 근채류 등)에 따른 식물체 내전이 기전 및 축적량을 체계적으로 평가 및 비교함으로써, 주요 영향인자들을 도출하고 상관관계를 성공적으로 도출하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
<근권 토양환경 중 금속나노입자의 존재형태 규명>
- 유기산의 종류나 농도에 따라 금속산화나노입자의 특성(침전, 응집, 용해)이 변한다
- 토양에 노출된 금속산화나노입자는 식물이 흡수하여 이용할 수 있는 형태는 약 1% 이하로 존재하였다.
<금속나노입자의 식물내 전이 메커니즘 규명 및 생물축척성 예측기술 개발>
- 식물종에 따라 뿌리에서 생성되는 삼출물의 차이로 인해 물질이 식물체내로 흡수되고 축적, 전이에 차이가 나타났다.
- 금속산화나노입자의 종류, 크기, 코팅 유무에 따라 토양과의 흡착, 용해 등의 차이로 인해 식물체 내 축적, 전이 양상이 다름을 확인하였다.
<식물전이 메커니즘 활용 응용 연구>
- 식물체 내 축적된 금속의 농도는 토양 환경 특성 중 pH, CEC, OM, 토양 내 금속 농도와 높은 상관관계를 갖는다. 또한 선형회귀(Linear Regression) 분석을 수행하여 토양 특성을 이용하여 식물체 내 금속의 농도를 예측할 수 있는 식을 도출하였다.
- 중금속 고축적성 식물종은 BCF 값이 다른 식물종과 비교해 약 2-3배 높게 나타났다.
- 농업에 사용중인 나노비료는 나노입자와 비교해 식물 체내에서 뿌리에서 잎 부위로의 이동이 다소 감소하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 국내 토양 및 농작물에 적합한 토양-식물 생물축척 예측기술을 개발함으로써 농작물 섭취경로를 통한 인체/생태 노출량 및 위해도 산정의 신뢰도를 향상시킴
- 잠재적으로 오염 가능성이 있는 농작물 생산을 제어하고 모니터링하는 관리방안 마련(예, 안전한 농산물 생산을 위한 농작물 선발 등)에 활용 가능함
- 중금속 및 금속나노입자 식물 전이 메커니즘 규명은 향후 토양식물정화기술 (Phytoremediation Technology) 개발 연구에 기반이 될 것으로 전망됨
- 금속나노입자뿐만 아니라 향후 (초)미세플라스틱 및 (초)미세먼지 등의 다른 입자상 오염물질 연구에 기초자료로 활용 가능함
- 나노물질 안전성 및 위해성 관련 법규 제정시 필요한 과학적 근거를 제공함
- 안전한 농작물 생산 및 스마트팜 산업 등 미래 우리나라 농업산업 활성화에 기여함
- 위해도 기반 오염토양 평가 및 관리대책 수립에 활용됨으로써 실제적인 국민 건강 및 환경 보호에 기여함
- 국제적으로 이슈가 되고 있는 나노입자에 대한 안전성 예측기술 개발을 통한 국가 미래경쟁력을 강화함
- 나노물질에 대한 국제적인 규제 (EU-REACH 등)에 효과적으로 대응하여 국내 나노 관련 산업계를 보호할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 근권 토양환경 중 금속나노입자의 존재형태 규명 (1차년도 기초연구) ... 4
• (2) 금속나노입자의 식물내 전이 메커니즘 규명 및 생물축척성 예측기술 개발 (2-3차년도 핵심연구) ... 4
• (3) 식물 전이 메커니즘 활용 응용 연구 (4차년도 응용연구) ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 29