유독물질 5초안에 감지하는 기술 개발...포스텍 백창기 교수팀

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누출된 유독물질을 5초만에 감지할 수 있는 센서원천기술이 개발됐다.

포스텍은 백창기 창의IT융합공학과 교수와 김기현 교수, 박사과정 조현수 씨가 산업 현장에서 극미량의 불소와 불산 등 유독물질을 감지할 수 있는 열증착 기법을 활용한 원천센서기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

백창기 교수
<백창기 교수>
김기현 교수
<김기현 교수>

2012년 구미의 불산 누출사고는 인명 피해는 물론 반경 700m 이내 지역이 초토화되는 무서운 결과를 가져왔다. 불소와 불산은 철강, 화학, 반도체, 디스플레이 등 다양한 산업분야 생산공정에서 핵심 물질로 활용되고 있지만 대표적인 유독물질이기도하다.

불소·불산은 누출되자마자 바로 조치해야 피해를 막을 수 있기 때문에 적은 양이 누출되도 바로 감지할 수 있는 민감한 센서 개발이 필요하다. 하지만 불소와 불산은 무색무취여서 조기감지가 쉽지 않다.

기존에는 불소·불산을 감지하기 위해 다결정 감지막과 산화물 반도체 소자를 활용했다. 하지만 원천 기술 부족으로 핵심 센서를 대부분 수입했다. 제조공정도 복잡하고 생산비용이 비싸 가장 필요한 산업 현장에는 활용하기가 어려웠다.

연구팀은 실리콘 재료를 활용하고 반도체 공정 기술을 이용해 불소·불산 센서를 제작했다. 열증착 기법을 최적화해 다결정 불소·불산 감지막의 성질을 개선해 수중에 존재하는 불소와 불산을 우수한 검출한계(불소:1.9pbb, 불산: 4.5 ppb)로 검출하는 데 성공했다. 기존 다결정 감지막 기반의 불소센서 대비 검출한계가 약 20배 이상 향상됐다.

실리콘과 반도체 공정 기술을 활용했기 때문에 대량 생산이 쉽고, 0.2㎟ 작은 크기여서 초소형 센서 및 모바일 센서로 개발 가능하다. 특히 불산을 5초 만에 감지할 수 있어서 산업 현장에서 검출 센서로 바로 활용할 수 있을 전망이다.

김기현 교수는 “개발된 센서기술은 작게 만들 수 있는 데다 기존의 불소·불산 센서 대비 약 10% 수준으로 가격 절감이 예상돼 상용화 가능성이 매우 높은 기술”이라면서 “유독물질 유출을 산업 현장에서 조기 감지하는 기술을 국산화하고 안전한 산업환경을 구축하는 계기가 될 것”이라고 말했다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com