UNIST, 가스 정밀측정하는 초저전력 전자코 개발

가스를 정밀하게 측정할 수 있는 초저전력·초소형 전자코를 UNIST(울산과학기술원) 연구진이 개발했다.

27일 UNIST에 따르면 신흥주 기계공학과 교수팀과 김재준 전기전자공학과 교수팀은 나노 공정과 딥러닝 기술을 결합해 가스의 종류와 농도를 정밀 측정할 수 있는 전자코를 구현하는 데 성공했다. 개발된 전자코는 나노 히터를 기반으로 한 반도체 가스 센서를 사용한다. 일반적인 센서는 작동 온도가 높아 전력을 많이 소모하는 반면 이 센서는 200마이크로와트(㎼·100만분의 1W) 이하 전력으로도 움직인다.

여기에 듀티 사이클링 기술을 도입해 전력 소모를 추가로 90% 줄였다. 듀티 사이클링은 전력을 주기적으로 공급하고 차단해 에너지 사용을 최소화하는 기술이다. 나노 히터는 10만분의 1초 만에 250도까지 순간적으로 가열하고 상온으로 냉각이 가능해 짧은 듀티 사이클에서도 가스를 원활하게 측정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

또 연구팀은 여러 센서가 필요하던 기존 전자코 구조를 단일 센서로도 작동하도록 개선했다. 나노 히터의 즉각적인 가열·냉각 속도에 비해 반도체 물질 표면의 가스 흡착 반응은 상대적으로 느리다. 듀티 사이클링을 빠르게 반복하면 전원이 꺼진 상태에서도 흡착된 가스가 남아 있어 가스 반응 신호를 얻을 수 있다는 설명이다. 전원이 켜진 상태와 꺼진 상태에서 상이한 센서 신호를 수집해 단일 센서만으로 마치 센서 두 개가 작동하는 효과를 얻을 수 있다.

울산=하인식 기자 hais@hankyung.com