호흡 속 ‘아세톤’까지 감지…한국기술교육대 연구팀 초고감도 가스센서 개발

[아이뉴스24 정종윤 기자] 한국기술교육대학교 연구팀이 사람의 숨 속에 포함된 미세 성분을 정밀하게 감지할 수 있는 고성능 가스센서를 개발했다.

한국기술교육대학교(KOREATECH) 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀은 호흡 속 휘발성 물질을 정밀하게 측정할 수 있는 가스센서를 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 석사과정 정재한씨가 주저자로 참여했으며 연구 결과는 SCI(E)급 국제학술지 'Chemical Engineering Journal' 온라인판에 게재됐고 3월 15일 발간호에 실릴 예정이다.

사람의 호흡에는 아세톤과 같은 휘발성 물질이 소량 포함돼 있다. 이러한 성분은 인체 대사 상태와 연관돼 있어 정밀하게 측정하면 건강 상태 분석에 활용될 가능성이 있다. 다만 숨에는 수분과 다양한 물질이 섞여 있어 정확한 측정이 쉽지 않았다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘나노나선(nanohelices) 구조’를 적용한 센서를 설계했다. 나선 형태의 미세 구조를 여러 겹 쌓아 가스 분자가 센서 표면과 접촉하는 확률을 높이는 방식이다.

그 결과 기존 평면 구조 센서보다 약 80배 높은 민감도를 보였다.

또 촉매 역할을 하는 Co₃O₄(산화코발트)를 얇게 코팅해 감지 성능을 높였다. 이를 통해 극히 낮은 농도인 ppt(Parts Per Trillion·조 단위 농도) 수준까지 가스를 감지할 수 있는 것으로 확인됐다.

센서는 습도가 높은 환경에서도 안정적으로 작동했고 약 8개월 장기 시험에서도 초기 성능 대부분을 유지했다.

연구팀은 이번 기술이 향후 호흡 분석 기반 건강 모니터링·환경 감시 기술 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대하고 있다.

심영석 교수는 “숨 속에 포함된 극미량 성분을 정밀하게 측정할 수 있는 기술적 기반을 마련했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구에는 한국화학연구원·홍익대학교·한국생산기술연구원이 공동 연구기관으로 참여했다.