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호흡으로 폐암, 당뇨 진단한다
장지혁 기자 입력 2016년 06월 23일 22:23분8,906 읽음
호흡 속 가스 성분 분석, 스마트폰으로 연동 진단 센서 구현
혈액 체취나 영상촬영을 하지 않고도 사람의 호흡만으로 폐암, 당뇨 등 각종 질병을 실시간으로 파악할 수 있는 초소형 감지 센서 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

3월 3일 미래창조과학부에 따르면 KAIST(한국과학기술원) 김일두 신소재공학과 교수 연구팀은 사람의 호흡 내에 질병과 관련된 극미량의 특정 가스의 농도를 실시간으로 정확하게 분석할 수 있는 세계 최고 수준의 고감도·초소형 센서를 개발했다. 이를 통해 현재 병원에서 혈액 체취나 조직 검사, MRI 등을 통해 고비용으로 진단하고 있는 폐암이나 당뇨 등의 질병을 개인 스마트폰이나 웨어러블 장치를 통해 수시로 저렴하게 진단할 수 있는 길을 열었다.

사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속 가스 성분 중에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있으며, 이중 일부 가스는 질병과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 대표적으로 아세톤, 톨루엔, 황화수소 가스는 각각 당뇨병, 폐암, 구취 환자에서 더 높은 농도로 배출되며, 이러한 호흡 속 특정 가스의 농도를 정확하게 분석할 수 있다면 여러 질병들을 간편한 방법으로 조기에 진단할 수 있다. 하지만 입안에는 수분을 포함해 수백 종의 가스들이 존재하기 때문에, 그간 개발된 센서는 사람 호흡 속에 포함돼 있는 극미량(10~2000ppb)의 특정 가스를 선택적으로 검출하는데 한계가 있었다.

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

김일두 교수는 “질병 진단 센서는 차량이나 모바일 기기 등에 활용해 개인 질병을 지속적으로 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라, 향후 대기오염 분석, 실내 공기질 분석 등 가스 센서와 관련된 산업분야에서 사물인터넷(IoT) 제품과 융합돼 새로운 시장을 창출할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 미래부 글로벌프런티어사업(스마트 IT 융합시스템 연구단의지원으로 수행됐으며, 연구결과는 재료과학분야 세계적 국제학술지인 ‘스몰(small)’ 표지논문 2월 17일자에 실렸다. 
월간암(癌) 2016년 4월호
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