[T나는 과학] 유해가스 냄새 맡는 '전자 코' 등장.."원리가 뭘까?" 연구진에 물어보니 작성일 02-11 40 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="4V0A8Hzt0V"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0c8ae0abf6abe0a230a0a66fa01cacbd7b20d7c82f956e0d8ba84c32148b3db4" dmcf-pid="8fpc6XqFp2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국표준과학연구원에서 만난 조형준 기자(왼쪽)와 권기창 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144222778qvkx.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="KXGJqh1yzP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144222778qvkx.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국표준과학연구원에서 만난 조형준 기자(왼쪽)와 권기창 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원 </figcaption> </figure> <p contents-hash="55f1ae223cf923e075bb3c5b2d0f6e7edd00e68fada6ffcb474fa8a2c60e80ef" dmcf-pid="64UkPZB3U9" dmcf-ptype="general">공기 중 떠다니는 유해가스를 정확히 잡아내 식별할 수 있는 차세대 가스 센서 기술이 개발됐습니다. </p> <p contents-hash="bb6cf58e2aaf9bd93fa68fbce0f97b6e989ff3f79964e15776a5e330ef862d2e" dmcf-pid="P8uEQ5b0FK" dmcf-ptype="general">가스를 감지할 수 있는 센서가 원래 없었던 건 아닙니다. </p> <p contents-hash="20080d1d8306a88a923844fc9ebdc837bdbe3e46d9d8a42e673f792b16cdd395" dmcf-pid="Q67Dx1Kp3b" dmcf-ptype="general">산업 현장에서는 산업 재해 발생 등을 막기 위해 사용하고 있는데요. 문제는 이러한 센서들은 보통 '200~400 ℃의 고온 상태'를 유지해야 한다는 겁니다. </p> <p contents-hash="e0587598d17a92f72813d6a84e2f9f29fa9db130c2631fe2afc17490bbf9cc3b" dmcf-pid="xPzwMt9UpB" dmcf-ptype="general">'고온 동작 방식'이라고도 하는데, 가스 분자와의 반응성을 높이기 위해서 센서마다 마이크로 히터를 부탁해 장치를 계속 가열하며 사용해야 합니다. 당연히 전력 소모가 크고 반복되는 고열 노출로 소재도 빠르게 마모되는 문제로 이어집니다.</p> <p contents-hash="1a37e338703c7c014861ab9b2f44908eb9dc17e9c05f6ecc642ba45432101ab6" dmcf-pid="yvEBWosAuq" dmcf-ptype="general">이런 단점을 극복하기 위해 등장한 것이 자외선이나 가시광선 LED 패널을 적용한 가스 센서입니다. 히터를 사용하지 않고 실온에서도 작동이 가능한 것이 특징입니다.</p> <div contents-hash="b57dc2919988cdb67007e5a82abe351d37a48aefa8d1d719895f1f9dc17d6b0c" dmcf-pid="WYm2XjhD0z" dmcf-ptype="general"> 하지만 이 역시 각기 다른 문제가 있었습니다. 자외선 방식은 가스 반응성은 좋지만 인체에 노출될 경우 피부 손상 우려가 있고, 가시광선 LED 방식은 반대로 안전하지만, 가스 분자와의 반응성이 너무 약하다는 겁니다. </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c6374a2f710f47c4c78e30b7094d2bab0ac2515c7f062eccf241f2880f9e5ad2" dmcf-pid="YGsVZAlwp7" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구진이 개발한 '차세대 가스 센서'" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144222914wyhr.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="9CKOJp4qp6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144222914wyhr.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구진이 개발한 '차세대 가스 센서' </figcaption> </figure> <div contents-hash="69311c2486b85f81af590853cf35ec5da9709d930f1e3ae96cc16048fa6a1709" dmcf-pid="GHOf5cSr7u" dmcf-ptype="general"> <div> <p><br></p>한계를 극복하기 위해 KRISS 첨단소재측정그룹 권기창 책임연구원과 서울대학교 남기백 박사과정생은 1년여 간의 연구를 거쳐 고온에서 작동하는 기존 센서보다 전력 소모가 적어 경제적일 뿐만 아니라, 뛰어난 범용성을 갖춘 가스 센서 기술을 제시했습니다. <br> <br>기존 가시광선 LED 방식을 기반으로 '새로운 무언가'를 더한 건데요. 바로 '얇게 코팅된 나노 필름'입니다. <br> <br>이 필름은 <인듐옥사이드(In2O3)> 위에 <인듐설파이드(In2S3)> 얇게 코팅한 것으로 빛을 받았을 때 생기는 전하가 흩어지지 않고 표면으로 모일 수 있도록 해주는 '에너지 우물'의 역할을 합니다. 광에너지 효율을 극대화함으로써 파란색 LED 빛만으로도 가스 분자와의 반응성을 크게 높인 겁니다. <br> <br><in2o3(인듐옥사이드)>* 인듐옥사이드: 인듐과 산소로 이루어진 n형 반도체 산화물로, 전자 이동도가 높고 산소 결함이 많아 가스 센서와 투명 전극 등에 쓰인다. <br> <br><in2s3(인듐설파이드)>* 인듐설파이드: 인듐과 황으로 이루어진 반도체로, 자외선이 아닌 가시광 영역(특히 녹색~파랑) 빛을 잘 흡수해 광센서·광촉매·광활성 등에 활용된다. <br> <br>연구진은 이 나노 필름 위에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au) 나노 입자를 입힌 센서를 배열했습니다. 각 귀금속 촉매가 특정 가스에만 민감하게 반응하도록 설계해 마치 '사람의 코'처럼 여러 가스가 뒤섞인 환경에서도 유해가스인 수소와 암모니아, 에탄올을 명확히 구별해낼 수 있도록 한 겁니다.</in2s3(인듐설파이드)></in2o3(인듐옥사이드)> </div> <div> <in2o3(인듐옥사이드)><in2s3(인듐설파이드)> </div> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c07d49390bffd1292afbb1a7eadae843ca04cea5bdd6dafbffb432a82d14aa6a" dmcf-pid="HXI41kvm7U" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="새로 개발된 '전자 코' 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223060resu.png" data-org-width="1091" dmcf-mid="25TMUsHl08" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223060resu.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 새로 개발된 '전자 코' 모식도 </figcaption> </figure> <div contents-hash="ac97b77d78d067a7cc8ff34c5809a54654d4403d5e92ff3475e3d642d2277187" dmcf-pid="XZC8tETsup" dmcf-ptype="general"> <div> <br>이 '전자 코'의 성능 실험 결과는 어땠을까요? <br> <br>개발 센서의 검출 한계(LOD)는 201.03 ppt(Parts Per Trillion, 1조 분의 1) 수준으로 기존 LED 방식의 센서보다 감도가 약 56배 향상된 것이 확인됐습니다. 또 습도가 80%인 환경에서도 안정적으로 작동하고 300일 이상의 장기 평가에도 초기 성능을 유지하는 등 내구성도 뛰어난 것으로 드러났습니다. <br> <br>이번 기술은 하나의 센서만으로도 여러 종류의 가스를 식별할 수 있고 전력 소모도 적어 산업 현장은 물론 일반 가정에서도 경제적으로 활용할 수 있을 걸로 기대됩니다. 한 번의 설치로 여러 종류의 유해가스를 동시에 감지할 수 있어 공장이나 발전소의 센서 구축 비용도 절감할 수 있을 전망입니다. <br> <br>또 고온 가열 과정 없이 실온에서도 작동하는 만큼, 스마트폰이나 스마트워치 등 웨어러블 기기 탑재에도 유리할 걸로 보입니다. <br> <br>해당 연구와 관련해 TJB 취재진이 한국표준과학연구원을 찾아 연구진과 진행한 인터뷰를 일문일답 방식으로 정리했습니다.</in2s3(인듐설파이드)></in2o3(인듐옥사이드)> </div> <div> <in2o3(인듐옥사이드)><in2s3(인듐설파이드)> </div> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="04c19ca1aa346c83ab9d42ba639942e04b38c241546fd5707b56b740a8af137d" dmcf-pid="Z5h6FDyO70" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="TJB와 인터뷰하는 권기창 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223234ukbf.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="VAqrRF2u04" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223234ukbf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> TJB와 인터뷰하는 권기창 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원 </figcaption> </figure> <div contents-hash="67154cc403c65cfe6de87878d27f0ace6509f6b5176432b7bf1599571024f0c3" dmcf-pid="51lP3wWI03" dmcf-ptype="general"> <div> <br>다음은 권기창 표준연 첨단소재측정그룹 책임연구원과의 일문일답. <br> <br>- 새로운 가스 센서 기술을 소개한다면? <br> <br>= 상온에서 가시광선 LED를 사용하면서 아주 저전력의 아주 값싼 가스 센서 물질을 만들 수 있는 기술. <br> <br>- 기존 센서들과의 차별점은? <br> <br>= 원래는 고온에서 잘 구동하는 금속 산화물 물질을 사용하게 되는데 이 물질은 고온에서 항상 작동을 해야 되기 때문에 '히터'라는 부수적인 게 더 필요. 이번 연구의 경우 상온에서도 작동 가능하도록 값싼 블루 LED를 이용해 가스 센서를 작동하도록 한 것. <br> <br>- 사용한 게 어떤 나노 필름인 건지? <br> <br>= 인듐 산화물이라는 소재는 기존에 가스 센서에 활용되고 있었는데, 이 소재는 고온에서 작동하지 않는다는 단점이 있어. <br> <br>인듐옥사이드 위에 인듐설파이드를 얇게 코팅함으로써 물질 간의 이중 접합을 이용해 상온에서 잘 구동할 수 있는 센서를 개발. <br> <br>- 추후 상용화가 된다면? <br> <br>= 다양한 가스를 한꺼번에 감지할 수 있는 장점과 저가형으로 보급이 될 수 있다는 장점이 있어. 향후에는 스마트워치나 스마트폰에 탑재한다면 실생활에서도 유용하게 사용할 수 있을 걸로 생각.</in2s3(인듐설파이드)></in2o3(인듐옥사이드)> </div> <div> <in2o3(인듐옥사이드)><in2s3(인듐설파이드)> </div> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0ff67eff41976801c2919984492b65ee78d7821b20b9af36ea45289452f7f46e" dmcf-pid="1d2Cnu6b3F" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="TJB와 인터뷰하는 남기백 서울대학교 박사과정생" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223409bmia.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="fTtaVWUZ7f" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211144223409bmia.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> TJB와 인터뷰하는 남기백 서울대학교 박사과정생 </figcaption> </figure> <div contents-hash="a40b0728892fa5fb0330af84725b65e1215ff7f424b916f56cfd39bc959cc0c6" dmcf-pid="tJVhL7PK7t" dmcf-ptype="general"> <div> <br>다음은 남기백 서울대학교 박사과정생과의 일문일답. <br> <br>- 이번에 개발된 가스 센서를 소개한다면? <br> <br>= 기존에는 200~400 ℃ 이상의 고온에서 동작이 가능했는데 이번 연구를 통해 공정 최적화 이후 상온에서 LED로도 동작이 가능하게 돼. <br> <br>- 가장 큰 장점은? <br> <br>= 일반적으로 '고온 동작 방식'의 경우에는 센서가 불안정해서 특성 저하가 발생할 수 있는데 상온에서는 비교적 안정적으로 측정을 오래 지속할 수 있어. <br> <br>- 기술의 핵심은? <br> <br>= 기존에는 상온에서 여러 복합 가스들을 구분하지 못했는데 의도적인 공정을 통해 최적화를 진행했고, 상온에서도 복합 가스 4종을 검출할 수 있게 돼. <br> <br>- 어떤 최적화 과정이었는지? <br> <br>= 일반적으로 재료가 가지고 있는 전자 밴드 구조를 정렬시켜서 두 개의 다른 물질을 접합 시킨 뒤 빛을 주는 방식. 이후 빛을 받게 된 전자가 효율적으로 표면 쪽으로 이동할 수 있게 만들어. <br> <br>- 전자가 표면으로 이동해야 효율적인 건가? <br> <br>= 가스를 감지하려면 표면에서 반응이 효율적으로 이뤄져야 하는데, 빛을 받았을 때 생기는 전하들을 표면으로 효율적으로 이동할 수 있도록 해. <br> <br>- 센서를 통해 감지된 4개의 가스는? <br> <br>= 이산화질고, 암모니아, 수소, 에탄올. 이렇게 4종의 복합 가스를 구분할 수 있도록 제작해. <br> <br>- 기대하는 바가 있다면? <br> <br>= 상온에서 여러 가스를 감지하는 걸 보여줌으로써 웨어러블 센서라든지 아니면 다양한 산업 환경에도 도입이 가능하다는 걸 보여줄 수 있을 걸로 기대. <br> <br>과학기술정보통신부 나노·소재기술개발 사업의 지원을 받은 이번 연구성과는 나노·센서 분야 학술지인 Small(IF: 12.1)에 지난해 12월 게재됐습니다.</in2s3(인듐설파이드)></in2o3(인듐옥사이드)> </div> </div> <p contents-hash="f4de8840812196347fc4add20a08153591d816bd14b7f3a0e4f67d69490919a9" dmcf-pid="FiflozQ9U1" dmcf-ptype="general">(사진=표준연) </p> <p contents-hash="badbca28d06668b7ba3f4f684c80c504dd061d3a1a8db034cf0a99b63f7c9943" dmcf-pid="3n4Sgqx2u5" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p> 관련자료 이전 ‘윤민수 아들’ 윤후→‘박남정 딸’ 박시우, 연프로 만났다(‘내 새끼의 연애2’) 02-11 다음 쿠팡플레이, ‘2026 NBA 올스타전’ 전 일정 한국어 생중계 02-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
