빛만으로 작동하는 ‘식물 헬스센서’ 나왔다

[아이뉴스24 정종윤 기자] 한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀이 자연광만으로 작동하는 식물 건강 진단 센서를 개발했다.

이 스마트 센서는 식물 잎에 붙여두면 식물이 내뿜는 가스 변화를 실시간으로 감지하고, 그 데이터를 스마트폰이나 스마트워치로 전송해 식물의 상태를 계속 확인할 수 있다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 11월 온라인판에 실렸다.

연구팀은 이 센서를 만들기 위해 3차원 구조의 이산화티타늄(TiO₂) 나노소재를 활용했다.

이 구조는 빛을 안쪽까지 깊게 퍼지게 하고, 빛을 더 잘 흡수하도록 설계돼 외부 열 에너지가 없어도 자연광만으로 센서가 작동한다.

보통 가스 센서는 정확한 측정을 위해 열을 가해야 하지만, 이번 기술은 열이 필요 없어 에너지 사용을 거의 줄였다.

실제로 연구팀은 이 센서가 200일 이상 별다른 유지관리 없이 작동할 수 있음을 확인했다.

이 센서는 식물의 생육을 해치는 대표적인 가스인 이산화질소(NO₂)를 아주 미세한 농도까지 감지할 수 있다.

1000조분의 1 수준(ppq)까지 측정할 정도로 민감하며 계절 변화나 날씨가 바뀌어도 정확도가 흔들리지 않았다.

식물 잎에 직접 붙여 진행한 실험에서도 자연광 아래에서 NO₂ 농도 변화를 안정적으로 추적했다.

연구팀은 이 기술이 농업 분야에서 특히 유용할 것으로 보고 있다.

식물이 스트레스를 받거나 환경 변화로 건강이 나빠질 때, 잎에서 나오는 미량의 가스 변화가 먼저 나타나기 때문이다.

센서를 이용하면 농작물의 상태를 훨씬 일찍 파악해 관리할 수 있고, 스마트팜이나 도시농업에도 쉽게 적용할 수 있다.

또한 초저전력으로 자연광만으로 작동해 설치와 유지비용 부담도 크게 줄일 수 있다.

심영석 교수는 “빛만으로 작동하는 식물 센서를 식물에 직접 붙여 장기간 사용할 수 있다는 점에서 의미가 크다”며 “스마트팜뿐 아니라 환경 안전, 생태 모니터링 등 여러 분야로 활용 가능성이 넓다”고 말했다.