KAIST, 호흡만으로 폐암·당뇨 조기 진단 초소형 센서 개발

↑ KAIST 김일두 교수 연구팀이 개발한 ‘호흡 분석 고감도·초소형 센서’. 스마트폰에 부착하거나 웨어러블 형태로 응용이 가능하다. <사진 제공 = KAIST>

국내 연구팀이 혈액검사나 영상촬영을 하지 않고도 사람의 호흡만으로 폐암, 당뇨 등 각종 질병을 실시간으로 파악할 수 있는 초소형 감지 센서 기술을 개발했다.
KAIST 신소재공학 김일두 교수 연구팀은 사람의 호흡 내에 있는 극미량의 특정 가스 농도를 실시간으로 정확히 분석해 질병을 진단할 수 있는 고감도·초소형 센서를 개발했다고 밝혔다. 병원에서 고비용으로 이뤄지는 폐암, 당뇨 등 질병을 개인 스마트폰이나 웨어러블 장치를 통해 수시로 저렴하게 진단할 수 있는 길을 열었다.
사람의 날숨에는 다양한 휘발성 유기화합물들이 포함돼있으며 이 중 일부는 질병을 진단하는 지표로 사용할 수 있다. 아세톤, 톨루엔, 황화수소 가스는 각각 당뇨병, 폐암, 구취환자에서 높은 농도로 배출된다. 호흡 속 특정 가스의 농도를 정확하게 분석할 수 있다면 이런 질병들을 손쉬운 방법으로 조기에 진단할 수 있다.
사람의 날숨에 포함된 가스는 극미량(10~2000ppb)의 특정 가스를 선택적으로 검출하는데 한계가 있었다. 연구팀은 수백 종의 가스 중 질병과 관련된 특정 가스만 선택적으로 잡아낼 수 있는 고성능 촉매를 개발했다. 이를 나노 섬유 형상의 센서 소재에 적용해 개인 스마트폰과 연동이 가능한 초소형·고감도 질병 진단 센서를 구현하는데 성공했다. 연구결과는 재료과학분야 세계적 학술지인 ‘스몰(small)’의 표지논문으로 지난달 17일 게재됐다.
김 교수 연구팀은 50여건의 센서 원천 특허를 보유하고 있으며 2015년 기술이전실시계약을 통해 센서를 제작하는 국내 한 중소기업에 선급금 1억원, 러닝로열티 2% 조건으로 계약을 맺었다.
연구팀이 개발한 센서는 음주측정기와 같은 방식으로 엄지손가락만한 크기로 휴대도 간편하다. 스마트폰 이어폰잭 부분에 꽂아 사용하는데 센서를 꽂은 후 여기에 입김을 불면 날숨 속 가스성분이 자동으로 분석된다. 분석결과는 스마트폰 어플리케이션을 통해 확인해볼 수 있다.
김 교수는 “구취진단과 당뇨병 이렇게 두 가지 분야에 집중하고 있다.”며 “구취진단기으 경우 1년 안으로 상용화가 가능할 것으로 보이며 당뇨병의 경우는 임상시험이 필요하므로 3~4년 정도를 예상하고 있다.”고 말했다. 그는 “구취진단기의 경우 병원에서 사용하는 기기는 대당 가격이 1000만원 정도인데 우리가 만드는 센서는 개당 3만원 안팎을 예상하고 있다.”며 “항상 휴대하고 다니면서 건강상태를 측정할 수 있어 건강관리에 많은 도움이 될 수 있을 것.”이라고 말했다.
[이영욱 기자]