영하 70도 아니면 파란색 번진다···맥주서 힌트 '백신 온도계'

오비맥주가 지난달 선보인 ‘올 뉴 카스’는 병 한가운데에 육각형 모양의 온도 센서가 달려있다. 맥주를 마시기 적정한 온도일 때 이 센서는 파란색을 띤다. 하이트진로도 ‘신호등(변온)’ 마크를 달아 적정한 음용 온도를 알려준다.

한국화학연구원은 ‘맥주 신호등’처럼 코로나19 백신의 보관·유통 온도가 적정한지 단번에 확인할 수 있는 감지장치를 개발했다고 12일 밝혔다.

오비맥주가 지난달 새롭게 출시한 올 뉴 카스. 병 한가운데 온도계 모양의 센서가 적정 맥주 온도를 알려준다. 사진 오비맥주

적정 온도 벗어나면 파란색 색소 번져 

국내에서 허가를 받은 코로나19 백신은 아스트라제네카·화이자·얀센 등 3종이다. 여기에 모더나 백신이 12일 국내 식품의약품안전처에 수입품목허가를 신청했다. 이 4종의 백신 중 아스트라제네카·얀센 백신은 상온 보관이 가능하다.

하지만 화이자·모더나 같은 mRNA백신은 초저온 유통이 필요하다. 유전자 정보를 세포질 안의 리보솜에 전달하는 mRNA가 온도에 취약해서다. 화이자는 –70℃, 모더나는 –20℃에서 보관해야 한다.

극저온 보관·운송을 보다 원활하게 하기 위해 화학연구원은 온도 변화 감지 장치를 개발했다. 백신병 옆에 특정 화합물이 담긴 용기를 붙여 백신의 보관 온도 상태를 확인할 수 있다.

연구팀은 에틸렌글리콜 물질을 활용했다. 자동차 냉각수로 주로 사용하는 에틸렌글리콜은 –69℃에서 고체로 변하는 특성이 있다. 녹는점이 화이자 백신의 적정 유통 온도와 비슷하다는 점에 착안한 연구팀은 이 물질에 파란색 색소를 넣었다. 또 하단에는 파란색 색소가 번지는 걸 육안으로 확인할 수 있도록 흰색 펄크가루를 첨가했다.

미국화학회 국제학술지 표지논문 선정

극저온에서 코로나19 백신이 보관되는 동안 에틸렌글리콜은 고체 상태를 유지한다. 상온에서 약 1분이 지나도 에틸렌글리콜은 같은 상태를 유지한다. [사진 한국화학연구원]

이에 따라 화이자 백신이 상온(20℃)에서 1~2분 이상 노출되면 에틸렌글리콜이 녹아 색소가 번지는 현상을 확인할 수 있었다. 권장 온도보다 높은 온도에 노출된 시간이 길어질수록 색이 더 많이 번지기 때문에, 코로나 백신이 상온에 어느 정도 노출됐는지 추정할 수도 있다.

같은 원리로 녹는점이 –20℃ 안팎인 수크로오스 화합물을 활용하면 모더나 백신이 적정 온도에서 유통됐는지 확인하는 것도 가능하다.

상온에서 코로나19 백신을 유지하자 고체였던 에틸렌글리콜이 점차 녹아 액체 상태로 변하기 시작한다. 사진은 상온에서 5분간 백신을 보관했을때 에틸렌글리콜의 상태. [사진 한국화학연구원]

극히 짧은 시간 동안 상온에 노출되는 상황도 대비할 수 있다. 1~2분 이상 노출됐을 때만 색깔이 번지도록 에틸렌글리콜(40%)과 물(60%)의 비율을 조절했기 때문이다. 따라서 온도가 –69℃나 –20℃를 초과하더라도 고체가 바로 액체로 변하지 않는다. 이번 연구 결과는 미국화학회 국제학술지(ACS오메가)의 3월호 표지 논문으로 채택됐다.

지금까지는 백신의 보관·운송 과정에서 저온을 유지했는지 직관적으로 확인할 수 있는 방법이 사실상 없었다. 지난해 독감 백신 유통 과정에서 적정 온도 문제가 불거진 것도 배송기사가 상온에서 유통할 경우 이를 확인할 방법이 없었기 때문이다. ▶신성약품 "백신배송 마지막 순간, 트럭 기사가 실수···우리 책임"

박제영 화학연구원 바이오화학연구센터 박사는 “코로나 백신의 초저온 유통 사고는 백신 유통에 대한 불안감을 조성할 수 있다”며 “연구원이 개발한 백신 온도 감지 장치는 일단 액체가 되면 다시 고체로 환원하지 않아 조작이 불가능하다. 백신 유통에 대한 불안함을 잠재울 수 있는 방법”이라고 말했다.

오동엽 화학연구원 바이오화학연구센터 박사는 “이 장치를 상용화할 경우 원하는 백신 크기에 적합한 형태로 제작해 백신병 옆에 꽂을 수 있도록 시제품을 디자인할 계획”이라고 말했다.

문희철 기자 reporter@joongang.co.kr