한국기술교육대 심영석 교수 연구팀, 호흡 속 미세 성분 감지 센서 개발

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한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학부 정재한 석사과정생(왼쪽, 주저자)과 심영석(오른쪽, 지도교수) 교수. 한국기술교육대학교 제공

한국기술교육대학교는 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀이 사람의 호흡에 포함된 미세 성분을 정밀하게 감지할 수 있는 고성능 가스 센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

학교 측에 따르면, 이번 연구는 석사과정 정재한 학생이 주저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ 온라인판에 게재된 데 이어 2026년 3월 15일 발간 호에 실릴 예정이다.

사람의 호흡에는 아세톤 등 소량의 휘발성 물질이 포함돼 있으며, 이런 성분은 인체 대사 상태와 연관돼 건강 상태 분석에 활용될 가능성이 있다. 그러나 호흡에는 수분과 다양한 물질이 함께 섞여 있어 정확한 측정이 어렵다는 한계가 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘나노나선(nanohelices) 구조’의 센서를 설계했다. 나선 형태의 미세 구조를 여러 겹 쌓아 가스 분자가 센서 표면과 접촉할 확률을 높이는 방식이다. 연구팀에 따르면 해당 구조는 기존 평면 구조 센서보다 약 80배 이상 높은 민감도를 보였다.

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▲ 심영석 교수 연구팀 연구의 그래픽 초록(Graphic Abstract). 한국기술교육대학교 제공

또한 촉매 물질인 산화코발트(Co₃O₄)를 얇게 코팅해 감지 성능을 높였다. 실험 결과 조 단위 농도(ppt) 수준의 가스도 감지할 수 있는 것으로 확인됐다.

연구팀은 이 센서가 습도가 높은 환경에서도 비교적 안정적인 성능을 유지했으며, 약 8개월간 진행한 장기 시험에서도 초기 성능 대부분을 유지했다고 설명했다.

정재한 학생은 “나노 구조를 정밀하게 제어하는 과정이 어려웠지만 세계적인 수준의 성능을 확인해 보람을 느낀다”고 밝혔다.

연구에는 한국화학연구원, 홍익대학교, 한국생산기술연구원이 공동 연구기관으로 참여했다.