한국기술교육대학교(KOREATECH·총장 유길상) 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀이 사람의 숨 속에 포함된 미세한 성분을 정밀하게 감지할 수 있는 고성능 가스센서를 개발했다.

 

주저자인 석사과정 정재한 학생과 함께 수행한 이번 연구성과는 SCI(E)급 국제 학술지 Chemical Engineering Journal 온라인판에 이어 2026년 3월 15일 발간호에 게재된다.

 

 

▲한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학부 정재한 석사과정생(왼쪽, 주저자),

   심영석(오른쪽, 지도교수) 교수

 

사람의 호흡에는 아세톤과 같은 휘발성 물질이 소량 포함되어 있다. 이러한 성분은 인체 대사 상태와 관련이 있어, 정밀하게 측정할 경우 건강 상태를 분석하는 데 활용될 가능성이 있다. 하지만 숨 속에는 수분이 많고 여러 가지 물질이 함께 섞여 있어 정확한 측정이 쉽지 않았다.

 

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘나노나선(nanohelices) 구조’라는 특수한 형태의 센서를 설계했다. 나선 모양의 아주 작은 구조물이 여러 겹 쌓여 있어, 가스 분자가 센서 표면에 더 자주 부딪히도록 만든 것이 핵심이다. 그 결과 기존 평평한 구조의 센서보다 약 80배 이상 민감하게 반응하는 성능을 보였다.

 

또한 촉매 역할을 하는 Co₃O₄(산화코발트)를 아주 얇게 덧입혀 감지 능력을 더욱 향상시켰다. 이를 통해 극히 적은 농도까지 구분할 수 있게 되었으며, ppt(Parts Per Trillion. 조 단위 농도) 수준까지 감지가 가능한 것으로 확인됐다.

 

특히 습도가 높은 환경에서도 비교적 안정적인 성능을 유지했으며, 약 8개월에 가까운 장기 시험에서도 초기 성능의 대부분을 유지하는 결과를 보였다. 이번 연구 성과는 향후 호흡 분석을 통한 건강 모니터링, 환경 감시 기술 등 다양한 분야로 확장될 것으로 기대된다.

심영석 교수는“이번 연구는 숨 속에 포함된 매우 미세한 성분을 정밀하게 측정할 수 있는 기술적 기반을 마련했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 정재한 학생은“나노 구조를 정밀하게 제어하는 과정이 가장 어려웠지만, 세계적인 수준의 성능을 확인해 보람을 느낀다”고 밝혔다.

 

본 연구는 한국화학연구원, 홍익대학교, 한국생산기술연구원이 공동연구기관으로 참여했다.

 

▲ 심영석 교수 연구팀 연구의 그래픽 초록(Graphic Abstract)