한기대 연구팀, ‘초고감도 가스 센서’ 개발

기존 센서보다 80배 민감 반응 성능
“호흡만으로 건강 모니터링 등 가능”

한국기술교육대학교(총장 유길상)는 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀이 사람의 숨 속에 포함된 미세한 성분을 정밀하게 감지할 수 있는 고성능 가스 센서를 개발했다고 6일 밝혔다.

아세톤 같은 휘발성 물질이 소량 포함된 인체의 호흡은 인체 대사 상태와 관련이 있어 정밀 분석을 통해 건강 상태를 분석하는 데 활용할 수 있다.

하지만 숨 속에는 수분이 많고 여러 가지 물질이 섞여 있어 정확한 측정이 어렵다.

연구팀은 문제 해결을 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 80배 이상 민감하게 반응하는 성능을 보였다.

연구팀은 촉매 역할을 하는 산화코발트(Co₃O₄)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.

센서는 습도가 높은 환경에서도 비교적 안정적인 성능을 유지했고, 8개월에 가까운 장기 시험에서도 초기 성능의 대부분을 유지했다.

연구 성과는 향후 호흡 분석을 통한 건강 모니터링, 환경 감시 기술 등 다양한 분야로 확장될 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국화학연구원, 홍익대학교, 한국생산기술연구원이 공동연구기관으로 참여했다.

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