KRISS, 대기 중 유해가스 모니터링 신소재 센서 개발

한국표준과학연구원(이후 KRISS)이 대기 중 유해가스인 이산화질소를 정밀 모니터링할 수 있는 상온 저전력·초고감도 센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

해당 제품의 핵심은 신소재를 기반으로 하는 차세대 반도체식 센서로, 높은 화학반응 감도와 선택적 감지 능력을 통해 기존 반도체식 센서의 60배 이상의 높은 감도를 보인다.

특히 기존 제품과 달리 상온에서 작동하기에 전력 소모가 적고, 저온에서 대면적 합성이 가능해 제작단가도 낮다.

또 연구팀은 통상 2차원 평면 구조로 사용되는 이황화몰리브덴 소재를 나뭇가지 형태의 3차원 구조로 합성해 민감도를 높였다고 전했다.

한국표준과학연구원이 개발한 저전력 고감도 반도체 센서 모식도 [한국표준과학연구원 제공]

나뭇가지 형태의 구조는 대면적으로 균일하게 소재를 합성할 수 있을 뿐만 아니라 추가 공정 없이 원료 물질에 포함된 탄소 비율을 조절하는 것만으로도 3차원 구조를 만들어낼 수 있다는 장점이 있다.

KRISS 반도체측정장비팀은 이번에 개발한 센서로 대기 중 이산화질소를 5 ppb(10억 분의 1) 농도까지 감지할 수 있음을 실험으로 증명했다고 밝혔다.

또 이론적인 센서의 감지 한계는 1.58 ppt(10조분의 1)인 것으로 알려졌다.

연구팀은 이번 성과를 통해 대기 중 이산화질소를 낮은 소비전력으로 정밀하게 모니터링할 수 있어 시간·비용 측면에서 경제성이 뛰어나다고 전했다.

한국표준과학연구원 로고 [자료=한국표준과학연구원]

이산화질소는 화석연료를 고온에서 연소할 때 발생하는 대기오염의 원인물질로, 주로 자동차 배기가스와 공장 매연 등에 다량 함유되어 있다.

국내에서는 대기 중 연평균 이산화질소 농도를 30ppb 이하로 규제하고 지속적으로 모니터링을 이어오고 있다.

KRISS 문지훈 선임연구원은 "이번 기술은 국내 대기환경 모니터링을 더 정밀한 수준으로 끌어올릴 것"이라고 강조했다.

이어 "다양한 유해가스 센서·촉매 개발에 활용할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다"라고 덧붙였다.