한국생산기술연구원 연구진이 식품 저장·유통 단계에서 에틸렌을 감지해 품질을 측정할 수 있는 센서 기술을 개발했다.
정영규 생기원 기능성소재부품연구그룹 수석연구원 연구팀은 ‘에틸렌 감지 센서(Ni₅–ZnO 센서)’를 개발했다고 25일 밝혔다.
에틸렌은 식물 생장 과정에서 자연 발생하는 호르몬으로, 농도가 0.1ppm 이상 올라가면 과일·채소의 숙성이 촉진돼 품질이 저하된다. 현재 나와 있는 에틸렌 센서는 전기화학식이나 GC(가스크로마토그래피) 방식으로, 부피가 크고 가격이 비싸서 널리 사용되지 않고 있다. 반도체식 센서도 있지만 장기간 사용이 어렵고, 에틸렌 감지에는 적합하지 않다.
연구팀은 아연 산화물(ZnO) 센서 소재 표면에 니켈(Ni) 나노입자를 균일하게 용출하는 기술을 적용해 문제를 해결했다. 촉매 용출법은 센서 소재 물질 내부에 있던 특정 금속 원소를 밖으로 끌어내 초미세 나노입자로 만드는 기술로, 용출된 니켈 나노입자는 아연 산화물 센서에 강한 결합으로 고르게 분포돼 장시간 에틸렌만을 감지한다.
실험 결과 연구팀이 만든 센서는 30일간의 장기간 테스트에서도 성능저하 없이 1ppm 미만 초저농도 에틸렌까지 감지해 냈다. 개발된 센서는 상대 습도 80% 이상의 환경에서도 감도 저하 없이 안정적으로 동작해 저장·유통 현장에서 활용도가 클 것으로 기대된다.
정영규 수석연구원은 “감지가 어려웠던 에틸렌 가스를 장기간 정확하고 안정적으로 감지할 수 있는 반도체식 센서를 개발했고, 제작비용까지 저렴해 곧바로 실제 현장에 적용 가능하다”고 말했다. 생기원은 한국식품연구원과 함께 실용화 연구를 진행해 에틸렌 센서를 보급할 계획이다.
참고 자료
Journal of Materials Chemistry A(2025), DOI : https://doi.org/10.1039/D4TA06829G
