일산화탄소 중독사고 원천봉쇄…KAIST 유해가스 감지센서 개발

이번 연구성과가 게재된 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈' 표지. 표지그림은 카나리아를 대신해 초저전력 가스센서가 유해가스로부터 우리 생명을 지켜준다는 의미를 담고 있다.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 일산화탄소와 같은 유해가스에 의한 중독사고를 사전에 차단할 수 있게될 전망이다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 윤준보 교수 연구팀이 독자 기술로 개발한 나노 소재 나노린을 통해 상시 동작이 가능한 초저전력 유해가스 감지 센서를 개발했다고 1일 밝혔다.

금속산화물을 기반으로 하는 가스 센서는 소형화에 유리하고, 생산 단가가 저렴해서 관련 산업에 활용이 가능한 가스 감지 기술로 주목받아 왔다. 가스 센서는 수백 도 씨(℃) 내외의 고온에서 동작하기 때문에 히터를 통한 열에너지 공급이 필수적이다.

이때 주변으로 방출되는 다량의 열과 히터의 높은 소비 전력 때문에 스마트폰과 같은 휴대용기기에 적용 가능한 실시간 가스 센서를 개발하기는 쉽지 않다. 연구팀이 개발한 유해가스 감지 센서는 독자적인 나노 공정 기술을 통해 개발한 나노 소재 ‘나노린’을 활용해 초 저전력으로 언제, 어디서든 항상 사용이 가능한 게 큰 특징이다.

연구진이 개발한 나노린의 열적 우수성. 나노 소재의 우수성(왼쪽), 한계 간격으로 정렬된 구조(가운데), 공중 부유 형태(오른쪽).[KAIST 제공]

나노 소재는 독특한 전기적, 화학적 특성 때문에 미래 센서 기술의 핵심 구성 요소로 주목받고 있지만, 제조 방법상 크기를 제어하기가 쉽지 않고 원하는 위치에 정렬된 형태로 구현하는 것 또한 어렵다. 연구팀은 나노린을 통해 이런 문제점을 해결했다. 이 기술은 기존의 나노 소재 제작 방법과는 다른, 일반적인 반도체 공정을 기반으로 제작하기 때문에 대량생산이 가능하고 산업적 활용 가치 또한 매우 높다.

연구팀은 먼저 나노린을 초 저전력 나노 히터에 활용했다. 시험과정에서 나노 소재가 지닌 고유의 열 고립 효과를 통해 기존 마이크로히터의 물리적 한계를 뛰어넘는 초 저전력 고온 구동을 실현하는 데 성공했다. 이와 함께 나노 히터에 완벽하게 정렬된 형태의 금속산화물 나노와이어를 일체형으로 집적해 가스 센서로 응용했는데 스마트폰 내장에 적합한 수준의 낮은 소비 전력으로 일산화탄소 가스 검출에 성공했다.

윤준보 교수는 “상시 동작형 가스 센서는 언제 어디서나 유해가스의 위험을 알려주는 '스마트폰 속 카나리아'로 활용이 기대된다”고 연구결과를 소개했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’ 8월 12일 온라인으로 게재됐으며, 연구 내용의 우수성을 인정받아 오프라인 저널의 후면 표지논문으로 선정됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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