전북대 정성용 교수팀, 날숨으로 질병 찾는 센서 기술 제시

사람이 내쉬는 숨에 포함된 미량의 가스를 분석해 질병을 조기에 발견하는 차세대 진단 기술의 발전 방향이 제시됐다.

전북대학교는 신소재공학부 전자재료공학전공 정성용 교수 연구팀이 호흡 분석용 산화물 반도체 가스센서의 최신 연구 성과를 종합하고, 질병 관련 가스를 정밀하게 검출하기 위한 핵심 설계 전략을 제안했다고 29일 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Small Structures’에 게재됐으며, 학술지 커버 피처로 선정됐다.

사람의 날숨에는 인체 대사 과정에서 생성되는 다양한 가스가 포함돼 있다. 아세톤은 당뇨병, 암모니아는 신장질환, 일산화질소는 천식 등과 관련된 생체지표로 연구되고 있다. 이들 성분을 분석하면 혈액을 채취하지 않고도 건강 상태를 파악할 수 있어 비침습 진단 기술로 주목받는다.

연구팀이 주목한 산화물 반도체 가스센서는 극소량의 가스를 감지할 수 있고 소형화와 대량생산에도 유리하다. 그러나 실제 날숨에는 여러 가스와 다량의 수분이 섞여 있어 특정 질병과 관련된 성분만 정확하게 구별하기 어렵다는 한계가 있다.

이에 연구팀은 귀금속 촉매를 활용한 가스 반응 제어, 나노구조 및 반도체 계면 설계, 촉매 필터를 통한 간섭가스 제거 등 센서의 선택성을 높이는 기술을 비교·분석했다.

아울러 높은 습도에서도 안정적으로 작동하는 소재와 저전력 초소형 센서 시스템의 필요성을 강조했다. 여러 가스가 혼합된 호흡 신호를 해석하기 위한 인공지능(AI) 기반 데이터 분석도 주요 발전 방향으로 제시했다.

이번 연구는 새로운 진단기기를 개발한 것이 아니라 기존 기술의 성과와 한계를 분석하고, 센서 소재부터 시스템 설계와 임상 적용까지 연결하는 연구 방향을 제안했다는 점에서 의미가 있다.

정성용 교수는 “호흡 분석은 간단히 숨을 내쉬는 것만으로 다양한 건강 정보를 얻을 수 있어 미래 의료 분야의 활용 가능성이 크다”며 “고성능 센서 소재와 초소형 시스템, AI 분석 기술을 융합해 일상에서 건강 상태를 확인할 수 있는 지능형 헬스케어 기술 개발에 힘쓰겠다”고 말했다.

이번 논문에는 전북대 윤성영·서정후 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 중국 지린대와 국립공주대, 스페인 하우메 1세 대학교 연구진도 공동연구에 참여했다.

송효철 기자 /

입력 : 2026년 10월 29일