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'후~'하고 불면 "당신은 OOO에 걸렸습니다"…날숨 속 가스로 질병 알아낸다

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'후~'하고 불면 "당신은 OOO에 걸렸습니다"…날숨 속 가스로 질병 알아낸다

2021.07.28 14:49
KAIST, 휴대용 가스 센서 플랫폼 개발
픽사베이 제공
픽사베이 제공

국내 연구진이 호흡만으로 질병을 손쉽게 진단할 수 있는 휴대용 가스 센서 플랫폼을 개발했다. 그간 병원에서 혈액 채취, 조직 검사, 자기공명영상(MRI) 촬영 등 검사를 받아야 진단이 가능했던 질병을 간편하고 저렴하게 알아낼 수 있게 됐다.


KAIST는 신소재공학과 김일두 교수팀이 삼성전자 종합기술원과 공동으로 사람의 날숨에 포함된 가스를 선택적으로 감지해 특정 질병을 실시간으로 모니터링하는 센서 플랫폼을 개발했다고 28일 밝혔다. 


사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있다. 이 중 일부 가스는 질병과 밀접한 연관이 있다. 아세톤, 톨루엔, 황화수소 가스는 각각 당뇨병, 폐암, 구취 환자에서 더 높은 농도로 배출된다.

 

하지만 입안에는 수분을 포함해 수백 종의 가스가 있고, 이들이 ppb(10억 분의 1)에서 ppm(100만 분의 1) 정도의 극미량으로 존재하기 때문에 특정 가스를 선택적으로 검출하는 기술이 중요하다. 

 

KAIST 제공
연구진이 개발한 복합 센서는 날숨에 포함된 황화수소 가스의 농도를 고감도로 감지해 구취 유뮤를 가려낸다. KAIST 제공

연구팀은 구취 환자에서 발생하는 황화수소 가스를 감지할 수 있도록 다공성 구조의 금속산화물 나노섬유에 미량의 염화나트륨(NaCl)과 백금으로 이뤄진 복합촉매를 결합한 가스 센서를 만들었다. 이 센서로 황화수소 가스를 감지하자 검출 감도가 획기적으로 올라갔다. 1ppm의 황화수소 가스에 대해서는 780배 높은 감도를 보였고, 에탄올 가스에 대해서도 277배 높은 수준을 나타냈다. 


연구팀은 이 가스 센서에 압력 센서, 온도 센서, 습도 센서를 결합해 호흡으로 건강 상태를 모니터링할 수 있는 휴대용 복합센서 플랫폼을 만들었다. 이를 이용해 80차례에 걸쳐 날숨을 분석한 결과 86.3%의 정확도로 구취 유무를 판단해냈다. 


김 교수는 “누구나 손쉽게 스스로 진단할 수 있는 자가진단 기기 개발이라는 관점에서 의료비 지출 상승을 막고 지속적인 건강관리에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.  연구 결과는 국제학술지 ‘ACS 나노’ 8월호 표지 논문으로 실린다.

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