새집증후군 유발 ‘톨루엔’ 초정밀 감지센서 개발

▲ 감지센서 모식도.(자료제공=KAIST)

적은 비용으로 정밀한 톨루엔 감지 가능해

KAIST(한국과학기술원)는 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 새집증후군을 일으키는 톨루엔을 극미량 농도에서도 검출할 수 있는 감지센서를 개발했다고 10일 밝혔다.

톨루엔은 무색투명한 가연성 액체로 접착제나 페인트에서 많이 검출되며 중추신경계와 호흡기관에 이상을 일으켜 장기간 노출되면 사망에 이를 수도 있다.

실내 공기질 권고기준은 244ppb(10억분의 1분자 단위) 이하다.

이 수치는 사람이 냄새를 맡을 수 있는 최저 수치인 300ppb를 넘지 않아 단순 인지하기는 쉽지 않다.

기존의 반도체식 휴대용 톨루엔 센서는 톨루엔의 유무만 판별할 수 있었고 ppb나 ppm(100만분의 1 분자 단위) 수준의 극미량 톨루엔은 검출이 불가능했다.

톨루엔을 정밀 분석하려면 고가의 장비를 활용해야 해 비용이 많이 들었다.

연구팀은 수많은 나노미터(㎚) 크기 기공을 가진 금속유기구조체 안에 3나노미터 크기의 촉매 입자를 분산시키고 이를 금속산화물 나노섬유에 붙여 센서를 개발했다.

이에 팔라듐(Pd) 촉매를 첨가해 시너지 효과를 내고 톨루엔에 대한 민감성을 획기적으로 높였다.

이 센서를 이용하면 100ppb 수준의 극미량 톨루엔 가스를 감지할 수 있다.

금속유기구조체와 여기에 들어가는 나노 촉매 입자의 종류만 바꿔주면 다른 특정 가스에 선택적으로 반응하는 센서 개발이 가능하다.

앞으로 실내 외 공기질 측정기나 환경 유해가스 검출기, 호흡 기반 질병진단 센서 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 화학분야 국제 학술지 ‘미국화학회지(JACS)’ 온라인판에 실렸다. 최소망 기자 somangchoi@