레이저로 종이에 만든 센서가 신선도 알려준다

서울대 고승환 교수팀, 신선도 감지 그래핀센서 개발
별도 금속물질없이 생분해성 종이에 만들어 친환경적

바코드 뒷면에 그래핀 센서를 달아 생고기의 신선도를 실시간으로 알아낼 수 있다. 고승환 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 서울대 기계공학부 고승환 교수팀이 식품의 온도와 신선도를 감지하는 그래핀 센서를 개발했다. 특히 이 센서는 별도의 물질을 첨가하지 않고 생분해성 종이 위에 레이저를 쪼여 만들어 친환경적이다.

고승환 교수는 8일 "식품 산업에서 더 나아가, 친환경 및 생분해성 물질 기반의 온도 및 가스 센서로 다양한 산업 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구진은 현재 유통되는 우유갑에 직접 레이저를 쪼여 그래핀 센서를 만들었다. 이를통해 실시간으로 우유에서 나오는 가스를 감지해 신선도를 파악할 수 있다.

또한 바코드 뒷면에 종이 기반 레이저 유도 그래핀 센서를 제작해 시간에 따른 육고기의 신선도를 휴대폰으로 실시간 모니터링이 가능하게 만들었다. 뿐만 아니라, 일반 종이컵에 같은 방법으로 센서를 제작해, 내부에 담긴 액체의 온도를 파악해 사용자에게 제공할 수 있다.

연구진은 레이저 유도 그래핀에 주목했다. 탄소 기반의 친환경 종이 기판에 레이저를 쪼여 국소 열 반응으로 그래핀을 제작하는 기술을 개발했다. 이로써, 식품 포장지로 사용되는 일반적인 종이 재질의 기판에 추가적인 공정 없이 곧바로 센서를 제작해 식품 상태를 실시간 및 지속적으로 감지할 수 있는 플랫폼을 구축했다.

여기서 레이저 유도 그래핀은 탄소나노튜브, 풀러렌, 다이아몬드 등 탄소의 동소체 중 하나로, 온도에 따른 전자이동도가 달라짐에 따라 온도 변화를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 3차원 다공성 구조로서 비표면적이 높아 가스 감지에 우수한 물질을 일컫는다.

대부분의 식료품은 부패시 가스가 방출되기 때문에, 식료품에서 방출되는 가스를 감지함으로써 식료품의 신선도를 파악할 수 있다. 즉, 식품의 신선도 및 온도를 파악함으로써 식품의 현재 상태, 그리고 다가올 식품의 상태에 대한 정보를 얻을 수 있다.

고승환 교수는 "이 센서 개발은 전세계적인 그린 뉴딜 열풍에 걸맞는 연구로서, 식품 산업에서의 환경 및 안전 문제를 해결할 수 있는 기술 개발에 대한 귀중한 자산과 통찰력을 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.

한편, 고승환 교수팀은 이번 연구결과를 재료과학 분야 학술지인 '어플라이드 머터리얼즈 투데이(Applied materials today)'에 지난 7월 19일 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자