과일에 접촉만 해도 당도 알아낸다

KAIST, 1000배 축소한 분광기 센서 개발
제약·바이오·반도체 검사 분야 활용 가능

KAIST 정기훈 교수팀이 마이크로분광기 센서를 이용해 휴대가 가능한 분광기를 만들어 과일의 당도를 측정하고 있다. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST)바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀이 과일에 접촉하는 것만으로도 당도를 즉석에서 측정할 수 있는 분광기를 개발했다. 특히 연구진이 개발한 분광기 센서는 기존에 사용하는 것보다 1000분의 1 크기로 작게 만들었음에도 가시광선과 근적외선 영역의 측정 성능은 그대로다.

정기훈 교수는 1일 "고해상도 마이크로분광기는 식음료 품질검사는 물론 현장형 검사과 진단이 필요한 농수산물·헬스케어 분야에서 사용할 수 있다"고 말했다. 그는 "고속 품질분석이 필요한 제약·바이오·반도체 검사 분야에서 정확하고 비침습적 분석을 위한 중요한 도구로 활용할 수 있다"고 설명했다.

연구진은 수 ㎜ 두께의 분광기 안에 들어온 가시광선이 석영 속에 제작된 회절판을 거치며 짧은 거리에서 넓게 분산시키는 형태인 고체 잠입 회절판 구조를 최초로 적용했다. 또, 회절판과 굴절률이 유사한 렌즈를 접합해 분산된 빛이 이미지센서에 평면 초점을 맺히도록 설계해 가시광선 전 영역에서 균일한 분광 분해능을 갖도록 만들었다.

KAIST 정기훈 교수팀이 손가락 한마디 정도인 8 × 12.5 × 15 ㎜의 크기 정도로 마이크로분광기 모듈을 만들었다. KAIST 제공

이를 적용한 마이크로분광기 모듈은 손가락 한마디 정도인 8 × 12.5 × 15 ㎜의 크기다. 이 분광기 모듈로 기존에 사용하고 있는 분광기를 1000분의 1로 작게 만들 수 있었다.

또한, 평균 5.8 ㎚(나노미터)의 고해상도 및 작동 파장 범위 내 76% 이상의 고감도를 나타내 기존 상용 분광기의 성능과 비슷하다. 연구진은 마이크로분광기 모듈을 실제 응용할 수 있도록 휴대용 분광센서를 만들어 테스트했다.

우선 분광 응용 분야 중 가장 대표적 사례인 과일의 품질 검증을 진행했다. 연구진이 만든 마이크로분광기와 백색 LED 등을 결합한 분광 센서는 과일 표면에 접촉하는 것만으로도 쉽게 과일의 당도를 알아낼 수 있었다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 마이크로분광기를 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자