호흡만으로 폐암·당뇨 조기 진단한다

호흡만으로 폐암, 당뇨 등 각종 질병을 실시간으로 파악할 수 있는 초소형 감지 센서 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 그간 병원에서 혈액 체취, 조직 검사, MRI 등의 검사를 받아야 진단이 가능했던 질병들을 이제 간편한 검사만으로 저렴하게 알아낼 수 있게 됐다.

KAIST 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 호흡만으로 질병과 관련한 특정 가스를 실시간으로 정확하게 감지해 분석할 수 있는 센서를 개발했다고 3일 밝혔다. 이번에 연구개발된 기술은 국내 기업에 기술이전돼 상용화될 전망이다.

사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함되어 있으며, 이중 일부 가스는 질병과 밀접한 연관이 있다. 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.

스마트폰과 연결된 호기가스 분석 센서 및 호흡지문 패턴 인식을 통한 질병 진단

하지만 입안에는 수분을 포함해 수백 종의 가스가 존재하기 때문에, 그간 개발된 센서로는 사람 호흡 속에 포함되어 있는 극미량(10 ~ 2,000ppb)의 특정 가스를 선택적으로 검출하는데 한계가 있었다.

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

호흡을 통해 질병을 진단할 수 있게 되면서, 폐암이나 당뇨 등의 질병을 개인 스마트폰이나 웨어러블 장치를 통해 수시로 진단할 수 있는 길을 열게 된 것이다.

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