고려대 세종캠퍼스 공동 연구팀, 개봉 없이 식품 신선도 확인 가능한 플랫폼 개발

나노구조 SERS 센서가 통합된 식품 모니터링 및 보존을 위한 신축성 항균 포장재 공정 전략 및 응용 이미지. 고려대 세종캠퍼스 제공

고려대 세종캠퍼스는 안준성·소순애 제어계측공학과 교수 공동 연구팀이 식품의 신선도와 안전성을 실시간으로 모니터링할 수 있는 표면증강 라만 산란(SERS) 기반의 신축성 센서 플랫폼을 개발했다고 19일 밝혔다.

이 센서는 육류, 생선, 채소, 과일 등 다양한 식품의 신선도와 영양성분, 유해 물질 존재 여부를 포장을 개봉하지 않고도 비파괴적으로 탐지할 수 있다.

이번 연구는 재료·나노과학 분야의 국제학술지 ‘스몰(Small)’에 게재됐고, 뒷면 표지로 선정되기도 했다.

연구팀은 세계 최초로 전기방사 미세 섬유 상 나노전사인쇄 공정을 접목한 ‘섬유 상 미세 구조체 정전기적 직접 전사기술’을 활용해 나노 구조 SERS 기판을 제작했다.

이 기술은 빛의 산란을 이용해 미량 분자를 검출하고 이를 통해 식품의 영양성분과 부패 정도, 선도를 즉각적이고 비파괴적인 방식으로 확인할 수 있다.

연구팀은 또 고 신축성 기능성 소재를 섬유화해 신축성과 항균 기능을 갖춘 식품 포장재를 개발하고 이를 SERS 기판과 결합해 다양한 식품에 적용할 수 있는 유연 센서 플랫폼을 개발했다.

이러한 접근법은 기존 SERS 센서가 지니던 낮은 실용성과 제한적 적용 범위의 한계를 극복한 것으로 평가받는다.

개발된 센서 포장재는 식품의 유통·보관 과정에서 포장지 자체가 실시간으로 품질을 감지하는 스마트 포장으로 활용될 수 있다.

포장을 열지 않고도 부패 여부나 유해 물질의 존재를 확인할 수 있어 식품 신선도 관리와 안전성 검사방법에 혁신적 변화를 가져올 것으로 기대된다.

포장재에 포함된 항균 기능은 식품의 부패를 지연시켜 신선도를 더 오래 유지하는 데에도 기여하는 역할을 한다.

이번 연구에는 하지환 한밭대 기계공학과 교수(공동 제1 저자)와 양진혁(공동 제1 저자)·김도담(공동 저자) 고려대 세종캠퍼스 전자·기계융합공학과 학생이 참여했다.

소순애·안준성 고려대 세종캠퍼스 제어계측공학과 교수와 정준호 한국기계연구원 박사가 연구 지도했다.

연구팀은 “식품 모니터링 플랫폼이 포장재를 개봉하지 않고도 식품의 신선도 및 유해 물질을 실시간으로 감지할 수 있는 새로운 접근을 제시했다”며 “스마트 포장재의 상용화를 향한 중요한 초석이 될 것”이라고 밝혔다.

세종=임호범 기자