"훅~부세요!…날숨으로 폐암·당뇨 진단한다

카이스트 연구팀, 스마트폰 이용한 초소형 센서 개발

▲동글 타입(Dongle-type), 패치 타입(Patch-type), 시계 타입(Watch-type) 센서 모듈(왼쪽부터)을 이용한 휴대형, 실시간 분석 센서.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 날숨(내쉬는 숨)으로 폐암과 당뇨를 조기에 진단할 수 있는 초소형 센서가 개발됐다. 스마트폰 등을 통한 진단으로 비용절감과 새로운 시장이 만들어질 것으로 기대된다.

김일부 카이스트 신소재공학과 교수 연구팀은 사람의 호흡 내에 질병과 관련된 극미량의 특정 가스의 농도를 실시간으로 정확하게 분석할 수 있는 고감도·초소형 센서를 내놓았다. 병원에서 혈액 체취나 조직 검사, 자기공명영상(MRI )등을 통해 고비용으로 진단하고 있는 폐암이나 당뇨 등의 질병을 개인 스마트폰이나 웨어러블 장치를 통해 값싸게 진단할 수 있다.

사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속 가스 성분 중에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있다. 이중 일부 가스는 질병과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 대표적으로 아세톤은 당뇨병, 톨루엔은 폐암, 황화수소 가스는 구취 환자에게서 더 높은 농도로 배출된다. 이 같은 호흡 속 특정 가스의 농도를 정확하게 분석할 수 있다면 여러 질병들을 간편한 방법으로 조기에 진단할 수 있다.

입안에는 수분을 포함해 수백 종의 가스들이 존재한다. 그동안 개발된 센서는 사람 호흡 속에 포함돼 있는 극미량(10 ~2,000ppb)의 특정 가스를 선택적으로 검출하는데 한계가 있었다.

연구팀은 수백 종의 가스 중 질병과 관련된 특정 가스만 선택적으로 탁월하게 검출할 수 있는 고성능 촉매를 개발했다. 이를 나노 섬유 형상의 센서 소재에 적용해 개인 스마트폰과 연동이 가능하다. 초소형·고감도 질병 진단 센서를 구현하는데 성공한 것이다.

김일두 교수는 "질병 진단 센서는 차량이나 모바일 기기 등에 활용해 개인 질병을 지속적으로 모니터링 할 수 있다"며 "앞으로 대기 오염 분석, 실내 공기질 분석 등 가스 센서와 관련된 산업분야에서 사물인터넷(IoT) 제품과 융합돼 새로운 시장을 창출할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 김일두 교수와 최선진·김상준 연구원(KAIST 신소재공학과)이 주도했다. 연구결과는 재료과학분야 국제학술지인 '스몰(small)' 표지논문에 2월17일(논문명:WO3 Nanofiber-Based Biomarker Detectors Enabled by Protein-Encapsulated Catalyst Self-Assembled on Polystyrene Colloid Templates)자에 실렸다.

한편 관련 특허는 국내기업에 기술이전 돼 조기 상용화가 이뤄질 것으로 기대된다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr