일본산업뉴스요약

호흡으로 장 상태를 판별
게이오대, 수소 검출 센서 개발 / 스마트폰 등에 탑재 전망

게이오대학의 우치다(内田) 교수 연구팀은 내뱉는 숨에서 수소를 검출하여 장 상태를 판별할 수 있는 미세한 센서를 개발하였다. 계측의 방해가 되는 수분을 열로 증발시킴으로써 수소만을 검출할 수 있도록 하였다. 숨에 포함된 수소는 장의 질병이나 소화 불량과 관계가 있다. 스마트폰이나 소형 마이크에 탑재하여 건강 상태를 관리할 수 있는 디바이스 개발을 전망하고 있다. 5년 후의 실용화를 목표한다.

내뱉은 숨에는 천 종류 이상의 물질이 포함되어 있다. 주요 성분은 질소나 산소로, 미량에 포함된 수소나 암모니아 등은 소화기의 활동이나 병에 따라 양이 변한다. 수분도 포함되어 있어 기존의 센서를 사용할 때는 사전 제습이 필요했다.

개발한 미세 센서는 기판 위에 두께 2㎚(나노는 10억분의 1)의 탄소재료, 그래핀(Graphene) 도선을 나열한 구조다. 그 표면에 촉매로서 수소와 반응하는 팔라듐을 붙였다.

도선에 전기를 흐르게 하여 발생한 열로 섭씨 약 135도를 유지, 수분이 반응하기 전에 증발시켜 수소만을 검출하는 구조다. 분자 100만개 중에 포함된 몇 개의 수소 분자를 순식간에 검출할 수 있다.

열은 바로 사라지는 구조로 되어 있어, 열을 띄지 않은 상태의 수분 검출로 재빠르게 전환할 수 있다. 앞으로는 암모니아 등 다른 물질의 검출을 목표한다. 적합한 촉매나 습도 설정을 찾는다.

과제는 센서 부분의 내구성이다. 전류를 흐르게 했을 때 그래핀이 망가지는 경우도 있다. 제조 기술을 개량할 필요가 있다.

IoT(사물인터넷) 시대에서는 사람의 건강 상태를 파악할 수 있는 데이터를 간편하게 계측할 수 있는 센서가 요구된다. 이용자의 부담이 없는 땀이나 눈물 등으로부터 충분한 정밀도로 정보를 얻는 저가의 소형 센서 연구가 다양한 대학과 기업 등에서 이루어지고 있다.

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