삼성미래기술육성, 고려대 연구팀 '식물 성장 센서' 개발

송고 2020.02.27 14:31 | 수정 2020.02.27 14:36
손병문 기자 (moon@ebn.co.kr)

과일 신선도 및 식물 성장 과정 확인 센서 기술 개발

"산화물 반도체형 가스 센서 활용 고감도 검출 의의"

고려대학교 신소재공학부 이종흔 교수(오른쪽에서 3번째) 연구팀

고려대 신소재공학부 이종흔 교수 연구팀이 과일의 신선도와 식물 성장 과정을 확인할 수 있는 센서 기술을 개발했다.

산화물 반도체 가스 센서 감응막 상단에 나노미터(nm) 두께 산화물 촉매층을 코팅하는 이중층 구조를 도입, 식물 호르몬인 에틸렌 가스를 고선택성 고감도로 검출하는데 성공한 것. 연구 결과는 최근 세계적 학술지 '어드밴스드 사이언스' 온라인판에 게재됐다.

에틸렌은 씨앗 발아부터 꽃의 개화까지 식물의 성장과 노화에 중요한 역할을 하는 기체다.

감자를 비닐에 사과와 함께 보관해 싹이 나는 것을 방지하는 것도, 덜 익은 바나나 아래 다른 과일을 두어 빨리 익히는 것도 모두 에틸렌이라는 식물 호르몬 작용 때문. 하지만 에틸렌 가스는 높은 결합에너지로 인해 산화물 반도체형 가스 센서로 선택적 검출이 어려웠다.

이종흔 교수 연구팀은 '이중층 구조'를 해법으로 제시했다. 산화주석(SnO2) 기반 산화물 반도체형 가스 센서 감응막에 산화크롬(Cr2O3) 나노 촉매층을 코팅하면 에틸렌 외 방해 가스는 반응성이 낮은 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O)로 산화돼 에틸렌을 고선택성 고감도로 검출됨을 확인했다.

개발된 센서는 육류·해산물·생선 보관에서 발생하는 암모니아·디메틸아민·트리메틸아민 가스뿐 아니라 실내에 존재하는 다양한 가스에 대해 우수한 선택성을 지닌다. 환경 변화에 관계없이 과일 숙성 정도를 정확하게 판단할 수 있다.

이종흔 교수는 "ICT 기술을 농업에 적용하기 위해 무선통신 기반 소형 센서로 미량의 식물 호르몬을 선택적으로 검출하는 것이 중요하다"며 "대표적 식물 호르몬인 에틸렌을 초소형화가 용이한 산화물 반도체형 가스 센서를 이용해 높은 감도로 검출했다는 데 의의가 있다"고 설명했다.

삼성전자는 이 연구를 삼성미래기술육성사업 지정테마로 선정해 지원해왔다. 삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 2013년부터 10년간 1조5000억원을 지원할 예정이다. 지금까지 560개 과제에 7182억원을 집행했다.

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