GIST, 빛으로 유해가스 감지하는 고감도 센서 개발 작성일 03-26 37 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">상온·장기 안정성·성능 등 차세대 센서 숙제 대부분 풀어</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="FDEzPh3Gvm"> <p contents-hash="1337edc9bd960fed917dc0b8ea01408c8fb3e3c5fb04962dbe31a9d563f8e25b" dmcf-pid="3wDqQl0Hvr" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>광주과학기술원(GIST)은 이상한 신소재공학과 교수와 이창열 고등광기술연구원(APRI) 수석연구원 연구팀이 차세대 반도체 소재 기반 가시광 가스센서 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.</span></p> <p contents-hash="e8459080bca9851ab29ccb23dda53ca7ea0eb6b5ab6c0a6e5ce0a538713aa723" dmcf-pid="0rwBxSpXyw" dmcf-ptype="general">센서가 민감하려면 가스가 센서 표면에 붙고 떨어지는 과정에서 전하 이동이 활발해야 한다. 그런데, 상온에서는 이러한 과정이 노이즈 등으로 제한적이어서 성능이 떨어지는 문제가 있었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="69e1a7aebd701d2dd4cd10eddccc7f2c1e1eb35b0dcf1fe5ff6de9dda51321c5" dmcf-pid="pmrbMvUZTD" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="가시광으로 작동하는 고감도 가스 센서 원리. 가운데 그림처럼 나노입자를 얇은 유리막으로 감싸 미세기둥 위에 쌓아 올렸다.(그림=GIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/ZDNetKorea/20260326095103946mdhp.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="9Vn5BkWIyF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/ZDNetKorea/20260326095103946mdhp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 가시광으로 작동하는 고감도 가스 센서 원리. 가운데 그림처럼 나노입자를 얇은 유리막으로 감싸 미세기둥 위에 쌓아 올렸다.(그림=GIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="32edc6420355cc4f94d2c5ad1a00b6e7eabe5a0f86d185d51dca4d7ab0ab002d" dmcf-pid="UsmKRTu5lE" dmcf-ptype="general">또한 기존 광 기반 센서는 주로 자외선(UV)을 필요로 하는데, 이에는 전력 소모가 크고 소재 열화(성능 저하)를 유발해 장기 안정성도 문제였다.</p> <p contents-hash="fd1d6cc7013440fc3b43e221f3d0e62d2b5b62bbd48d95b11c6957298596f280" dmcf-pid="uOs9ey71Sk" dmcf-ptype="general">연구팀은 이같은 문제를 유리막과 금속 산화물 재료로 해결했다. 빛을 받으면 전하를 만들어내는 아주 작은 알갱이(할라이드 페로브스카이트 나노입자)를 스펀지처럼 구멍이 많은 구조와 결합한 새로운 센서를 개발한 것.</p> <p contents-hash="879c46460aa3d72d35dc1ef8a33027ac4fbbb5b48b5cb92845c09168dae92a68" dmcf-pid="7IO2dWzthc" dmcf-ptype="general">미세한 결정을 두께 약 2 nm(10억분의 1미터)의 매우 얇은 유리막(실리카 보호층)으로 감싼 뒤, 빨대처럼 구멍을 통해 공기가 잘 드나드는 기둥 형태의 금속 산화물 재료(주석) 위에 결합했다.</p> <p contents-hash="6bfbbf5fe3d3a99c1777b236c8b095521f1a6a4e2012c68b03fe863a760060ad" dmcf-pid="zyTQa1V7vA" dmcf-ptype="general">연구팀은 빛을 받으면 전하가 많이 생성돼 전하 이동이 활발해지고 상온에서도 센서가 안정적으로 작동하는 것을 학인했다. 또한 실리카 보호층은 수분·산소 등 외부 환경으로부터 소재를 보호해 안정성을 더했다.</p> <p contents-hash="20539b81bdcc5ef9a9787eb1414c7dee87ff44f74eab181b11721025faa2ecd9" dmcf-pid="qWyxNtfzvj" dmcf-ptype="general">구멍이 많은 금속 산화물 구조를 통해 가스가 더 잘 확산되고 표면에 많이 닿아 감지 성능도 향상됐다.</p> <p contents-hash="1a7ed71faa1c3b768dc6b600eff9fba2ebca485897bbe2cefebbf08e296cf588" dmcf-pid="BYWMjF4qhN" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 센서를 어두운 조건(암조건)과 눈에 보이는 빛(가시광·녹색광)을 비추는 조건에서 이산화질소 감지 성능을 비교했다. 그 결과, 센서는 초미량(0.105 ppb)부터 고농도(10 ppm)까지 넓은 농도 범위에서 이산화질소를 감지했다. 이는 세계보건기구(WHO) 기준(13.3 ppb)의 약 127분의 1 수준까지 탐지 가능한 높은 민감도를 의미한다.</p> <p contents-hash="ac7bde1168cc6f8feba9b204311183d474509ca3fe45d3749c8382c084ed22f2" dmcf-pid="bGYRA38Bha" dmcf-ptype="general">특히 얇은 유리막인 실리카 보호층으로 인해 약 5주 이상 안정적으로 작동해 장기 안정성 성능도 확보했다. 가열 없이 상온에서 작동하며, 가시광만으로도 오염물질의 존재와 농도를 정밀하게 감지한다는 것이 연구팀 부연 설명이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7c52f818c5791f9d297f747c865d7753eefb85d475c85ff1c8ae3af3af533d45" dmcf-pid="KHGec06bSg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="고감도 센서 개발 연구진. 왼쪽부터 GIST 이상한 신소재공학과 교수, 육연지 석박통합과정생, 고등광기술연구원 김도겸 박사후연구원, 이창열 수석연구원.(사진=GIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/ZDNetKorea/20260326095105223hmbf.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="tlh4nHb0vs" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/ZDNetKorea/20260326095105223hmbf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 고감도 센서 개발 연구진. 왼쪽부터 GIST 이상한 신소재공학과 교수, 육연지 석박통합과정생, 고등광기술연구원 김도겸 박사후연구원, 이창열 수석연구원.(사진=GIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="11f393a94278e40d53c6a296603c8d968f30e8876b48b3b3bca5678e4e47e262" dmcf-pid="9XHdkpPKvo" dmcf-ptype="general">이상한 교수는 "별도 가열 장치가 필요 없어 전력 소모를 줄일 수 있기 때문에 휴대용 센서, 스마트 기기, 실내 공기질 관리 시스템 등에 활용될 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="7de95d931be168a19c7a163011c734e26953d565e9151209c36fd3cc48e35fc6" dmcf-pid="2ZXJEUQ9yL" dmcf-ptype="general">공동 연구자인 이창열 고등광기술연구원 수석연구원은 “기존 태양전지·발광소자뿐 아니라 가스 센서 등 다양한 광전자 소자로의 확장 가능성을 보여준 사례”라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="c7a7f3d400237f6e0a5447f0fa5eef2a9cb7fe4dd66a0537d8807976e420012d" dmcf-pid="V5ZiDux2hn" dmcf-ptype="general">연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 온라인으로 게재됐ㅎ다.</p> <p contents-hash="d6d21f76588704cbe8f7eef7e2ab3c78847208a8ff820b235b325de8f87b549d" dmcf-pid="f15nw7MVhi" dmcf-ptype="general">한편 GIST는 이번 연구 성과가 산업적으로 응용 가능하다는 판단에 따라 기술사업화실 기술이전 협의 목록에 올려놨다.</p> <p contents-hash="2b9c9b37c0e50fe13cb3401009f8f3655027549f67ed7475114a1a46575d1086" dmcf-pid="4t1LrzRfWJ" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 김상겸, 김구라 안고 스쾃 성공…'라스' 최고의 1분 03-26 다음 카카오엔터, 고정희·장윤중 공동대표 체제 출범… “IP·플랫폼 시너지로 글로벌 성장 추진” 03-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
