생기원, 저온에서도 감도 높은 '식품 신선도 모니터링 가스센서' 개발

왼쪽부터 최현석 수석연구원, 권진형 선임연구원, 박기륭 박사후연구원

한국생산기술연구원은 저온에서도 높은 감도로 식품의 황화수소(H₂S) 가스를 감지할 수 있는'식품 신선도 모니터링 가스센서' 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

H₂S는 부패한 단백질 식품에서 발생하는 유독성 기체로, 식품 신선도 평가의 핵심 지표로 활용된다.

생기원 지역산업혁신부문 최현석 수석연구원 연구팀이 개발한 H₂S 가스 센서는 200도의 상대적으로 낮은 온도에서도 높은 감도를 유지하며 H₂S 가스를 감지할 수 있다.

이에 따라 기존 300도 고온에서 작동하는 기존 센서보다 에너지 소모량이 적고, 각종 부품의 크기를 최소화할 수 있어 식품 신선도를 모니터링 할 수 있는 휴대용 기기로 상용화 가능하다.

연구팀은 낮은 온도에서도 효과적으로 작동하는 가스 센서 개발을 위해 전기방사법 및 열처리기술을 활용했다.

금속 전구체와 폴리머 등을 섞은 용액을 고전압 환경에서 분사하면 다공성 섬유구조를 갖는 소재가 만들어지는데, 이 다공성 섬유 소재를 600도에서 1시간가량 열처리해 '이산화주석-금 나노구조체(SnO₂-Au)'를 합성해 냈다.

빨대모양의 중공 나노섬유 구조를 갖는 SnO₂-Au는 가스와의 접촉 면적이 극대화돼 저온에서도 H₂S 가스를 정확하게 감지할 수 있다.

연구팀은 3D 프린터를 활용해 개발된 센서와 부품을 제작하고, 한 손에 쥘 수 있는 크기의 소형 휴대용 기기에 통합해 실시간으로 H₂S 농도를 체크하며 식품 신선도를 측정할 수 있는 시스템 구현에 성공했다.

연구를 이끈 최현석 수석연구원은 “개발된 센서를 스마트폰과 연동해 식품 안전성을 높이는 모니터링 장치로 활용할 수 있다”며 “식품뿐 아니라 다양한 산업현장의 독성가스를 측정하는모니터링 장치로 확대해 안전성과 에너지 효율화를 높이는 후속 연구에 힘 쓸 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 생기원 내부사업인'빅이슈 프로젝트'의 일환으로 추진되어 재료분야의 세계적 학술지'재료화학저널C(Journal of Materials Chemistry C)'10월 21일자 표지논문에 선정됐다.

생기원 지역산업혁신 부분의 최현석 수석연구원, 권진형 선임연구원이 공동 교신저자로, 국가희소금속센터 박기륭 박사후연구원이 제1 저자로 참여했다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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