서형탁 아주대교수 연구팀, '불소가스 누출 맨눈으로 확인하는 착색센서' 개발

아주대학교 연구팀이 위험물질인 불소 가스의 누출을 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 착색 센서를 개발했다. 불소 화합 가스는 정유, 화학, 철강 등 여러 산업 영역에 쓰이고 있으며 특히 반도체와 디스플레이 분야 생산 공정에서는 핵심 물질로 활용되고 있다.

9일 서형탁 아주대 교수(신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)는 불소 화합물에 색 변화로 반응하는 무기물 기반 착색 센서를 개발했다고 발표했다.

불소 화합 가스는 철강, 정유 및 화학, 배터리와 디스플레이, 반도체 분야에서 널리 쓰이고 있으며 지구 온난화의 주범으로 꼽히는 온실가스의 대표적 물질이기도 하다.

이와 함께 불소 화합물 중에서도 불산은 광물의 제련과 전자 회로, 화학 물질 제조 등에 이용된다.

불산이 누출돼 인체에 닿으면 매우 위험한 상황을 야기할 수 있다. 불산 가스는 인체 내부로 아주 쉽게 침투한다. 인체 조직으로 침투한 불산은 강력한 독성을 띄고 있기 때문에 심장과 폐 등에 치명적 타격을 준다.

하지만 불산가스는 무색무취의 특징을 가지고 있어 맨눈으로 확인하기 어렵고 현재 상용화된 센서 역시 여러 제약이 있었다.

기존의 센서는 불소 가스를 용액에 녹여 발생하는 불소 음이온 농도를 간접 측정하거나, 불산이 소재 표면에 흡착할 때 발생하는 전기 신호 변화를 관찰하는 등의 방식을 이용했기 때문이다.

서 교수팀은 이에 불산 및 불소 화합물 가스가 누설되는 경우 육안으로 바로 확인이 가능하도록 기존 남청색에서 투명으로 색깔이 변화하는 센서를 개발했다.

연구팀이 개발한 센서는 무기 소재인 텅스텐 산화물을 나노 구조로 형성한 뒤 광화학적 방식을 이용해 맨눈으로 식별이 가능한 수준으로 착색 특성이 달라진다.

센서 색깔의 변화는 가스 감지 20초 이내에 발생하며 센서는 불산 가스의 농도에도 광범위하게 반응한다. 또 전기 신호로도 누설 여부를 확인할 수 있다.

서 교수는 “불소 가스가 산업계에서 널리 쓰이는 데 반해 그동안 이에 대한 안전 확보가 쉽지 않았다”며 “이번에 개발한 착색 센서가 불소 가스 안전 센서 기술로 상용화될 가능성이 매우 높다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업 및 BK플러스 사업의 지원을 받아 이루어졌다. 국내·외 특허 출원이 완료되었으며, 등록이 진행 중이다. 수원=윤상연 기자 syyoon1111@hankyung.com



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