MIT 화학자들은 식료품 가게나 냉장고 내 고기가 먹어도 안전한지 소비자들이 확인할 수 있도록 부패하고 있는 고기에서 방출되는 가스들을 감지할 수 있는 저가이며 휴대용인 센서를 고안했다.화학적으로 개선된 탄소 나노튜브로 구성된 센서는 패키지 상의 유통기한보다 훨씬 더 정확한 안전성 정보를 제공하는 스마트 패키징에서 효율적으로 사용될 수 있다고 MIT 화학과 교수인 티모씨 스와거 박사가 전했다.사람들이 부패되지 않아도 계속 식료품이나 육류들을 버리기 때문에 이 센서가 음식 낭비를 줄일 수 있을 것이라고 저널 Angewandte Chemie에 게재된 최근 새로운 센서를 설명하는 논문의 선임 저자인 스와거 박사가 말했다.이 논문의 주저자는 대학원생인 소피 리우, 전임 연구실 기술원 알렉산더 페티와 박사후 연구원 그라함 사자마 박사이다.이 센서는 과일의 성숙도를 감지하는 센서 등 최근 수 년간 스와거 박사 연구실이 개발해온 다른 탄소 나노튜브 소자들과 비슷하다. 이 소자들 모두 같은 원리에 의해 작동한다. 탄소 나노튜브는 특정한 가스로 인해 전류를 이동시키는 능력을 변화시키도록 화학적으로 개선될 수 있다.이 경우, 연구원들은 몇 개의 질소 포함 링들과 결합된 중심 금속 원자를 포함하고 있는 금속포르피린(metalloporphyrin)으로 불리는 금속 포함 화합물을 이용하여 탄소 나노튜브들을 개선했다. 혈액 내 산소를 운반하는 헤모글로빈은 중심 원자로 철인 금속포르피린이다.이 센서의 경우, 연구원들은 그 중심에 코발트를 가진 금속포르피린을 이용했다. 금속포르피린은 아민이라 불리는 질소 포함 화합물에 결합하는 것을 매우 좋아한다. 연구원들이 특별하게 흥미로워하는 것은 고기 부패에 의해 발생되는 푸트레신 (putrescine)과 카다베린 (cadaverine) 등 소위 생체아민이다.코발트 포함 포르피린이 이 아민들과 결합할 때, 쉽게 측정될 수 있는 탄소 나노튜브의 전기저항을 증가시킨다.연구원들은 소자를 가로질러 포텐셜을 인가하는 매우 단순한 소자를 제조하고 전류를 관찰하기 위해 포르피린을 이용하고 있다. 이 소자가 부패 고기의 표시물질인 아민들을 접했을 때 이 소자의 전류는 감소하게 된다.이 연구에서, 연구원들은 돼지고기, 닭고기, 대구, 연어 등 네 가지 고기 상에서 이 센서를 시험했다. 그들은 냉동될 때 네 가지 모두 4일 동안 신선한 상태를 유지한다는 것을 발견했다. 해동된 상태로 남겨진 샘플들은 모두 부패되었으나 종류에 따라 부패속도가 달랐다.부패하는 고기의 신호들을 감지할 수 있는 다른 센서들이 있지만, 그 소자들은 구동시키기 위해 전문성을 요구하는 일반적으로 크고 비싼 장비들이다. 개발된 센서의 장점은 가장 저렴하고 가장 작으며, 쉽게 제조할 수 있는 센서라는 것이다.개발된 센서는 고기와 생선 제품들의 신성도를 실시간으로 측정하기 위한 저가 센서이며 음식을 통해 전파되는 질병을 막고 전체 소비자 만족도를 증가시키며 식료품점과 소비자 가정에서 음식 낭비를 줄이는 등 여러 가지 잠점들이 있다고 연구팀의 일원이 아닌 음식 패키징 주 공급자 실드 에어 (Sealed Air) 선임 과학 연구원인 로베르토 폴로니 박사가 설명했다.또한 새로운 소자는 매우 적은 전력을 요구하고 탄소 나노튜브 센서에서 출력을 일반적인 스마트폰에서 읽을 수 있는 최근 개발된 스와거 박사 연구실 무선 플랫폼으로 연결될 수 있다.연구원들은 이 기술에 특허 신청했으며 상용화 개발을 위해 이를 라이선스하기 원하고 있다.그림 설명: 개선된 탄소 나노튜브 기반 MIT 소자는 부패하는 고기에 의해 발생된 아민 (amine)을 감지할 수 있다.
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-04-20