KAIST, 빠르고 민감하게 수소 탐지하는 센서 개발

KAIST, 빠르고 민감하게 수소 탐지하는 센서 개발
폴리스타이렌 자기 조립 현상 응용…"모바일 탑재 가능"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 박인규 기계공학과·정연식 신소재공학과 교수 연구팀이 폴리스타이렌(Polystyrene) 구슬 자기 조립 현상을 이용해 고성능 수소센서를 개발했다고 4일 밝혔다.
청정에너지인 수소 가스는 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.
냉각 시스템이나 석유 정제시설 등 현재도 다양한 산업 분야에서 활용 폭을 넓히는 중이다.
무색·무취의 수소 가스는 작은 스파크에도 불이 날 수 있는 가연성 물질이다.
폭발 위험이 크기 때문에 빠르게 검출하는 기술이 중요하다.
기존 수소센서들은 대체로 부피가 크고 소모 전력이 높다.


KAIST 연구팀은 수백 ㎚(나노미터) 직경의 폴리스타이렌을 활용했다.
고체 또는 발포체 상태로 존재하는 폴리스타이렌은 투명한 성질을 갖고 있다. 단단한 성형품으로 만들 수도 있다.
연구팀은 자기 조립 현상을 이용해 폴리스타이렌을 규칙적으로 실리콘 기판 위에 배열시켰다.
이를 바탕으로 실리콘 나노 그물 구조 센서를 구현했다.
연구팀 센서는 0.1％ 수소 농도에서 10％ 민감도와 5초의 반응속도를 기록했다.
이는 기존 실리콘 기반 수소센서보다 빠르면서도 10배 이상 민감도가 높은 것이라고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 전력 소모와 관련해 한계를 갖는 모바일 분야에도 이 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
박인규 교수는 "비싸고 복잡한 기존 공정을 거치지 않고도 단순한 방법으로 초미세 나노패턴을 만들 수 있다"며 "다양한 바이오 센서에도 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.


연구는 과학기술정보통신부 나노소재기술개발사업, 한국연구재단 국민위해인자에 대응한 기체분자식별·분석기술개발사업, 해양수산부 해양수산환경기술개발사업, KUSTAR-KAIST 사업 등 지원을 받아 수행했다.
가오 민 연구원, 조민규 박사 후 연구원, 한혁진 박사과정이 참여한 논문은 스몰(Small) 지난달 8일 자 표지 논문으로 실렸다.
walden@yna.co.kr
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