초록 ▼

□ 연구개요
서울을 포함하여 전 세계적으로 대기 중 secondary organic aerosol (SOA)의 기여도가 높음을 보고되고 있으며 SOA의 주요 전구물질은 인위적 인간의 활동, 자연배출, 생활환경등 다양함. 본연구에서는 각 환경을 대표하는 전구물질로, 인위적 배출물질인 Toluene, 자연적 배출원인 α-pinene, 생활환경에서 나오는 Siloxane 등을 선정하여, 이들 전구물질이 입자로 전환 되었을때의 독성을 분석 비교하였음. 대기 중 초미세먼지(PM2.5)는 여러 암, 호흡기, 심혈관, 뇌 관련 질환, 2형

□ 연구개요
서울을 포함하여 전 세계적으로 대기 중 secondary organic aerosol (SOA)의 기여도가 높음을 보고되고 있으며 SOA의 주요 전구물질은 인위적 인간의 활동, 자연배출, 생활환경등 다양함. 본연구에서는 각 환경을 대표하는 전구물질로, 인위적 배출물질인 Toluene, 자연적 배출원인 α-pinene, 생활환경에서 나오는 Siloxane 등을 선정하여, 이들 전구물질이 입자로 전환 되었을때의 독성을 분석 비교하였음. 대기 중 초미세먼지(PM2.5)는 여러 암, 호흡기, 심혈관, 뇌 관련 질환, 2형 당뇨, 정신질환 등과 연관되어 있으며, 2013년 WHO에 의해 발암물질로 지정될 만큼 그 유해성이 알려져 있으나, 가스상 전구물질이 SOA로 전환될 때의 독성 영향에 대한 연구는 아직 부족한 실정이며 본 연구를 통해 다양한 환경 조건에서 SOA를 생성 및 노화시켜, 생성된 활성산소종(Reactive oxygen species, ROS)의 양을 측정함으로써, SOA의 인체에 대한 독성학적 영향을 규명하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 크게 세 가지의 목표 바탕으로 진행되었음. 독성학적 메커니즘 규명을 위한 시료 확보 시스템 및 활성산소종(ROS) 분석 방법을 구축하기 위해 이차 미세먼지(SOA)의 샘플링 시스템을 구축하고, SOA 생성 과정에서 발생하는 oxidant를 효과적으로 제거할 수 있는 시스템을 도입하였음. 이러한 시스템은 SOA의 샘플 확보 및 분석 과정의 정확도와 신뢰성 향상에 기여했다고 사료됨. 나아가, DTT 및 TAOH 분석법과 같은 서로 다른 방법론을 도입, 비교하여, 입자의 독성 평가에 일관된 체계가 필요함을 제시 할 수 있는 근거를 마련하였음.
두 번째 목표는 도심 중심 및 식생 중심 전구체(toluene 및 α-pinene)에 의해 생성된 SOA의 독성학적 메커니즘을 규명하는 것임. 본 목표를 달성하기 위해, 환경인자별로 다양한 SOA 샘플의 ROS 생성 수준을 측정하고 비교 분석하였음. 이 과정에서 SOA 샘플들의 노화 과정 및 다양한 노출 조건이 ROS 생성에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었으며, 이를 통해 SOA의 독성 메커니즘에 대한 통합적인 이해를 도모함. 뿐만 아니라, 가스상 물질인 전구물질의 제어뿐만이 아니라, 입자가 생성될 수 있는 환경의 제어 또한 필요함을 시사함. 또한, 세포 노출 실험을 통해 SOA 샘플들의 생물학적 독성을 평가함으로써, 이들이 인간 건강에 미칠 수 있는 영향을 실증적으로 평가하였음.
마지막으로, 생활환경 전구체에 의해 생성된 SOA 및 연소배출로 생성된 SOA의 독성학적 메커니즘을 규명하기 위해, Siloxane 및 연소입자, 대기 입자등의 환경인자별 화학적 구성성분에 따른 ROS 생성량의 측정 및 비교분석을 수행하였음. 서로 다른 추출 용액과 pH 조건에서의 ROS 비교, 그리고 다양한 Assay를 이용한 ROS 정량 분석을 통해, 다양한 환경 입자로부터의 샘플들의 독성학적 특성을 비교하고 분석하였음. 이 과정에서 수행된 세포 노출 실험을 통해, 다양한 SOA 샘플들이 세포에 미치는 영향을 평가하고, 이를 통해 인간 건강에 대한 잠재적 위험을 규명하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 이차 유기 에어로졸(SOA)의 독성학적 메커니즘 규명을 통해 대기 중 가스상 오염물질로부터 기인한 미세먼지의 인체 영향 이해에 기여할 것으로 기대됨. SOA의 생성 및 노화 과정에 대한 연구결과는 대기 환경 모델링 및 평가, 건강 영향 예측의 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대됨. 또한, 미세먼지의 인체 호흡 유입 모사를 위한 폐기능 용액 개발과 같은 추가 연구의 완성도를 높이는데 기여할 것으로 기대됨. 실제 대기 중 미세먼지의 복잡성을 고려하였을 때 본 연구를 통한 단일 물질을 바탕으로 한 독성 메커니즘 연구는 미세먼지의 독성학적 메커니즘 규명에 중요한 기초 자료로서의 역할을 할 것으로 사료됨. 이러한 연구개발 성과는 대기질 관리와 공중보건 분야에 실질적인 기여를 하며, 환경개선 및 인체 건강 보호에 중대한 영향을 미칠 것이며, 미세먼지 관련 대응 전략 및 정책수립에 있어 중요한 기초 자료의 역할을 할 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1 독성학적 메커니즘 규명을 위한 시료 확보 시스템 및 활성산소종 분석 방법 구축 ... 4
• 2.2 도심 중심 전구체(Toluene)과 생활환경 전구체(Siloxane), 식생중심 전구체(α-pinene)에 의한 SOA의 ROS 분석 및 독성학적 메커니즘 분석 ... 6
• 2.3 생활환경 및 연소배출 생성 SOA의 독성학적 메커니즘 규명 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 35