소금물로 유해가스 센서 성능 '업'…감지 후 대기 25분에서 3분으로 작성일 04-16 31 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">표준연, 유해가스 초고속 감지 센서 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="WJ8qho3GeM"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c5de7c945c7198dc87ad28fd2e4871ed2e6069acddfefa37914113f15b83ffae" dmcf-pid="Yef7IntWRx" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김연후 책임연구원이 개발한 염소화 그래핀 기반 가스센서의 성능을 측정하고 있다. 표준연 제공 " class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/16/dongascience/20260416112017693hdpd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="x9k2yA71Je" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/16/dongascience/20260416112017693hdpd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김연후 책임연구원이 개발한 염소화 그래핀 기반 가스센서의 성능을 측정하고 있다. 표준연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0fae539b54d98219d672a39e669797c6c05b31bb6f8d810db77bdea01f651154" dmcf-pid="Gd4zCLFYdQ" dmcf-ptype="general">소금물 처리 하나로 유해가스 감지 센서의 재사용 대기 시간을 25분에서 3분으로 줄였다. 전력 소모가 적어 소형 기기에도 탑재할 수 있어 지하주차장·공장 등 유해가스 누출 위험 현장의 상시 모니터링에 활용이 기대된다.</p> <p contents-hash="2e51c85c31633c3cfcc3f0c79f59ec2bdcc35dec8bea2f13347729a29ecdf0e7" dmcf-pid="HJ8qho3GLP" dmcf-ptype="general"> 한국표준과학연구원(표준연)은 소금물을 활용해 상온에서 유해가스를 빠르게 감지하고 회복하는 '염소화 그래핀 가스 센서' 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '재료화학 저널A(Journal of Materials Chemistry A)' 지난해 12월호 표지 논문으로 발표했다.</p> <p contents-hash="4e425f5b471821a1345c9b7b467ab0ba4172e905f98ef45140347055af5ab131" dmcf-pid="Xi6Blg0He6" dmcf-ptype="general"> 가스 센서는 지하주차장·보일러실·산업 현장 배관 등 유해가스 누출 위험 구역에 설치하는 필수 장치다. 이산화질소(NO₂)는 자동차 배기가스와 공장 매연에서 발생하는 주요 대기오염 물질로 정밀 감지와 상시 모니터링이 중요하다. </p> <p contents-hash="00d679ad768fb4a782a33d46147bb97e096817f884251118cf0c5df86d62612f" dmcf-pid="ZnPbSapXR8" dmcf-ptype="general"> 그러나 기존 센서는 소재를 수백 도까지 가열해야 해 전력 소모가 많고 발열 부담이 크다. 탄소 원자 한 층으로 이뤄진 얇은 소재인 그래핀으로 만든 센서는 히터 없이 상온에서 작동하는 대안으로 주목받았지만 회복 속도가 느려 연속 사용에 문제가 있다.</p> <p contents-hash="44bc09927e8943b8c6ca2cb2b6654e8fa5c7c46da8ce05816389ab63067f4046" dmcf-pid="5LQKvNUZn4" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 소금물(염화나트륨 수용액)을 활용한 전기화학 공정으로 이 문제를 해결했다. 그래핀 표면에 소금물을 떨어뜨린 뒤 전압을 가하면 소금물 속 염소 성분이 그래핀 표면에 균일하게 결합해 센서 성능이 높아진다. </p> <p contents-hash="e53a43219dcdb011cf9a9b68c564b3b823bff70d23d574d8d6bc9adc5ae505da" dmcf-pid="1ox9Tju5df" dmcf-ptype="general"> 기존 방식은 독성 염소가스나 염산을 직접 사용하거나 고온·고압 공정이 필요하지만 새 공정은 유해 물질 없이 단순화해 안전성을 확보하고 제조 비용도 낮췄다.</p> <p contents-hash="5e90876fef52e71e77336d31498b9db03a91420092be532c8a64d6de2d9c2748" dmcf-pid="tgM2yA71MV" dmcf-ptype="general"> 개발된 염소화 그래핀 가스 센서는 상온에서 이산화질소 반응 민감도가 기존보다 약 2.5배 높아졌다. 가스 감지 속도는 157초에서 38초로 75.8% 단축됐다. 가장 큰 제약으로 꼽히던 회복 시간은 1485초에서 202초로 86.4% 감소해 가스 감지 후 다음 측정까지 걸리는 시간을 약 25분에서 3분 수준으로 대폭 줄였다.</p> <p contents-hash="a69ba319c982b6271ad39a49740db6c55293eb82d979342eec616e8d77e22b2c" dmcf-pid="FaRVWcztL2" dmcf-ptype="general"> 회복 속도가 빨라진 원리는 밀도범함수이론(DFT) 계산으로 규명했다. 염소 처리된 그래핀은 이산화질소를 강하게 끌어당기는 동시에 공기 중 산소와도 활발히 반응한다. 가스 감지 후 깨끗한 공기가 유입되면 산소 분자가 이산화질소 분자를 밀어내고 자리를 차지하면서 외부 열원 없이도 상온에서 빠른 회복이 가능해진다.</p> <p contents-hash="ff5ec43f767aeeb7136c0cb7f67adc98f62e9c9010a6ea44fc5e5777e9ae225d" dmcf-pid="3NefYkqFM9" dmcf-ptype="general"> 히터 없이 상온에서 구동하면서 감도와 회복 성능까지 갖춘 만큼 스마트워치 같은 웨어러블 기기나 환경 감시망 구축에 적합한 솔루션으로 활용될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="18bf966bfa4a218060010e701fa32e54a2bec17db50b1851fa76f2e7779a76df" dmcf-pid="0ELQ5m2uMK" dmcf-ptype="general"> 김연후 반도체디스플레이측정그룹 책임연구원은 "그래핀 센서의 최대 약점이었던 느린 회복 속도를 소금물이라는 안전한 재료로 개선했다"며 "가스 센서의 소형화와 저전력화를 가로막던 기술적 한계를 낮춘 만큼 스마트폰과 웨어러블 기기 등 다양한 분야로 확장을 기대한다"고 말했다.</p> <p contents-hash="b2fa176d6ed8ec5d9a584194fa4289db4fa06547c9ede78fe7e47004858d9b7a" dmcf-pid="pDox1sV7db" dmcf-ptype="general"> <참고자료><br> doi.org/10.1039/D5TA05009J</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6c6465ead0e099d5e1d565143064f88c835c16b3559d98724e203deb8781a224" dmcf-pid="UwgMtOfzLB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="표준연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/16/dongascience/20260416112018942eomq.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="yvJ8HDb0MR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/16/dongascience/20260416112018942eomq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 표준연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="a3b356c3b0a2c984831f264d84e729ffddbc47724d479cfbc01f82771e8219ff" dmcf-pid="uraRFI4qdq" dmcf-ptype="general">[조가현 기자 gahyun@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 결제 끝나면 바로 리뷰…네이버페이, 파리바게뜨 3,400개 매장에 ‘Npay 커넥트’ 확산 04-16 다음 "애플, 시리 개발팀에 코딩 재교육"…60명만 남긴다 04-16 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
