KAIST 유해가스 상시 감지 센서 개발...언제든 사람 살린다

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밀폐된 공간에서 유해가스를 상시 감지해 안전사고를 사전에 방지할 수 있는 초저전력 유해가스 감지 센서가 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 윤준보 전기 및 전자공학부 교수팀이 독자 기술로 개발한 나노 소재 '나노린'을 활용, 상시 동작하는 유해가스 감지 센서를 개발했다고 1일 밝혔다. 나노린은 완벽하게 정렬된 나노와이어 다발들이 공중에 떠 있는 구조를 지칭한다.

KAIST 연구진이 개발한 가스센서 구조 및 제작 결과
<KAIST 연구진이 개발한 가스센서 구조 및 제작 결과>

현재 유해가스 감지센서는 금속산화물이 기반이다. 소형화에 유리하고, 생산 단가가 저렴한 반면에 수백 도 내외의 고온에서 동작하기 때문에 히터를 통한 열에너지 공급이 필수다. 주변으로 열이 방출되고, 히터 소비 전력이 높아 스마트폰과 같은 휴대용기기에 적용하기는 힘들었다.

연구팀이 개발한 유해가스 감지 센서는 나노 소재 나노린을 활용해 초저전력으로 언제, 어디서나 사용 가능한 게 큰 특징이다. 나노린은 기존 나노 소재 제작 방법과 달리 반도체 공정을 기반으로 제작하기 때문에 양산성이 뛰어나고 산업적 활용 가치 또한 매우 높다고 평가받고 있다.

나노린의 열적 우수성, 한계 간격으로 정렬된 구조, 공중 부유 형태.
<나노린의 열적 우수성, 한계 간격으로 정렬된 구조, 공중 부유 형태.>

연구팀은 나노린을 초저전력 나노 히터에 활용했다. 고유 '열 고립 효과'를 통해 기존 히터의 물리적 한계를 뛰어넘는 초저전력 고온 구동을 실현하는 데 성공했다. 열 고립 효과는 크기가 작은 물질 표면에서 극대화 된 전자 산란이 물질 열 전도성을 크게 감소시키는 것을 뜻한다.

연구팀은 또 나노 히터에 완벽하게 정렬된 금속산화물 나노와이어를 일체형으로 집적, 가스 센서로 응용했다. 스마트폰에 내장 가능한 수준의 소비 전력으로 일산화탄소 가스 검출에 성공했다.

연구에 참여한 KAIST 연구진 사진 왼쪽부터 윤준보 교수, 최광욱 박사, 조민승박사과정.
<연구에 참여한 KAIST 연구진 사진 왼쪽부터 윤준보 교수, 최광욱 박사, 조민승박사과정.>

윤준보 교수는 “상시 동작형 가스 센서는 언제 어디서나 유해가스 위험을 알려주는 '스마트폰 속 카나리아'로 활용할 수 있다”고 연구결과를 소개했다.

제1 저자인 최광욱 박사는 “이 기술이 가스 사고를 사전에 차단하고 인명 사고를 막는 데 활용되길 기대한다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com