대구경북과학기술원(이하 DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 권혁준 교수팀이 사람의 폐를 본떠 십억 분의 일 수준의 초저농도 이산화질소를 실시간으로 모니터링할 수 있는 ‘그래핀-금속유기구조체 하이브리드 가스센서’를 개발했다고 13일 밝혔다. 고성능 센서로 간단한 공정과정, 에너지 효율 및 유연성까지 갖춰 헬스케어 기기에 적용이 기대된다.미세먼지를 유발하는 주범 중 하나인 이산화질소는 심혈관계 질환 및 퇴행성 뇌질환을 유발하는 치명적인 물질이다. 이산화질소를 관리하기 위해서는 이를 모니터링 할 수 있는 센서의 개발이 중요하다. 기존의 이산화질소 모니터링 방식은 화학 발광식 측정소에서 주로 수행되는데 부피가 크고 비용이 많이 들뿐더러 공간적 측정범위가 한정적이기 때문에 개인화된 대기오염 정보를 제공할 수 없다. 대안책으로 반도체식 센서가 있지만 이 센서 역시 검출한계 기준을 충족하지 못할 뿐만 아니라 높은 작동 온도를 요구해 상용화에는 한계가 있다.이를 해결하기 위해 권 교수팀은 레이저유도그래핀(lLIG)의 하부구조에 1g만으로도 축구장만큼의 표면적을 가질 만큼 극도로 높은 나노-다공성을 갖는 금속유기구조체(MOF)를 선택적으로 성장시킨 하이브리드 구조를 제작해 실시간으로 초저농도 이산화질소 모니터링이 가능한 센서를 개발했다. 특히 연구팀이 개발한 센서는 사람의 폐에서 착안한 계층적 기공구조를 가지고 있다. 이 때문에 표면적뿐만 아니라 빠른 기체 교환에서도 탁월한 강점이 있다. 그 결과 기존의 이산화질소 센서와 비교했을 때 가장 낮은 수준의 검출한계(0.168 ppb)와 가장 빠른 반응 시간(15초) 확보에 성공했다. 또 이 연구를 통해 개발된 하이브리드 센서는 레이저 공정을 이용했기 때문에 진공장비와 같은 복잡한 기반시설 없이도 간편하게 전극을 형성할 수 있으며 기존에 부재하던 금속유기구조체의 패터닝의 어려움을 동시에 해결했다.    나아가 최대 1만번 이상을 구부려도 가스 센서의 성능을 유지할 수 있는 유연한 구조를 구현했기 때문에 고성능 웨어러블 헬스케어 기기에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 권 교수는 “최근 급격한 도시화로 인한 대기오염으로부터 사람들을 보호할 수 있는 센서를 사람의 폐에서 착안해 제작했다”며 “향후 웨어러블 기기 등에 적용해 개인별로 맞춤화된 건강관리 정보를 제공할 수 있었으면 한다”고 말했다.이번 연구는 임형태 석박사통합과정생이 제1저자로, 권혁준 교수가 교신저자로 참여했으며 연구 성과는 세계적 학술지인 Nature Communications에 5월 30일 온라인 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부의 휴먼플러스융합연구개발사업 및 국가핵심소재연구단, 교육부 대학중점연구소지원사업의 후각융합연구센터의 지원을 받아 수행됐다.