사진:한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학부 에너지신소재공학전공 조윤행 석사과정생 (좌), 심영석 교수 (우) 

한국기술교육대학교(KOREATECH) 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀이 빛만으로 작동하는 스마트 센서를 개발, 식물의 호흡 환경과 건강 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 기술을 선보였다. 

이번 연구 성과는 세계적 권위의 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 11월 온라인판에 게재됐다. 논문 제목은 *“Scalable Photoactive NO2‐Sensing Framework for Plant Health Monitoring”*이다.

연구팀은 3차원 다공성 이산화티타늄(TiO2) 나노구조를 정밀 제작해 자연광만으로도 작동하는 스마트 센서 플랫폼을 구현했다. 이 센서는 외부 열 공급 없이 빛으로 구동되며, 200일 이상 안정적으로 작동하는 초저전력 특성을 갖췄다.

특히, 계절과 날씨 변화 등 극한 환경에서도 높은 감도와 선택성을 유지하며, 66.3 피피큐(ppq, 1000조분의 1) 수준의 검출 한계와 5% 미만의 변동 계수를 달성해 실사용 환경에서도 높은 정밀도를 확보했다.

연구팀은 실제 식물 잎에 센서를 부착해 자연광에서 이산화질소(NO2) 농도 변화를 실시간으로 추적했다. 감지된 데이터는 스마트폰과 스마트워치로 전송되어 원격으로 식물 건강 상태를 모니터링할 수 있는 가능성을 입증했다.

심영석 교수는 “이번 연구는 광활성 나노구조를 활용해 열에너지 없이도 작동하는 식물 통합형 스마트 센서를 구현한 최초 사례”라며, “실내외 광 환경에서도 장기간 안정적으로 작동하는 초저전력 센서 기술로 차세대 스마트팜과 환경안전 분야에 새로운 가능성을 열었다”고 밝혔다.