표준연, 세계 최고 감도 센서 개발
[충청투데이 한유영 기자] 한국표준과학연구원(KRISS)이 세계 최고 수준의 감도를 지닌 유해가스 센서를 개발했다.
대기 중 유해가스인 이산화질소를 상온에서 저전력·초고감도로 정밀 모니터링할 수 있으며 반도체 공정 잔류가스 감지, 수전해 촉매 등에도 활용이 기대된다.
5일 표준연에 따르면 이번에 개발한 센서는 신소재 기반의 차세대 반도체식 유해가스 센서로 성능과 실용성이 기존 센서보다 대폭 향상됐다. 화학반응감도와 선택적 감지능력이 모두 뛰어나 기존에 보고된 반도체식 센서보다 이산화질소를 60배 이상 높은 감도로 감지할 수 있다. 상온에서 동작 가능해 전력 소모가 적고 최적의 반도체 제조공정으로 저온에서 대면적 합성이 가능해 제작단가도 낮다.
기술의 핵심은 KRISS가 자체개발한 이황화몰리브덴(MoS2) 나노브랜치(nanobranch) 소재다. 통상 2차원의 평면 구조로 사용되는 MoS2 소재를 나뭇가지 형태의 3차원 구조로 합성해 민감도를 높였다. 대면적으로 균일한 소재 합성이 가능할 뿐 아니라 추가적인 공정 없이 원료 물질에 포함된 탄소 비율을 조절하는 것만으로 3차원 구조를 만들어낼 수 있다는 것이 특징이다.
KRISS 반도체측정장비팀은 개발한 가스센서로 대기 중 이산화질소를 5 ppb 농도까지 감지할 수 있음을 실험을 통해 증명했다. 이를 바탕으로 계산된 센서의 감지 한계는 1.58 ppt(1조분의 1)로 세계 최고 수준이다.
문지훈 KRISS 반도체측정장비팀 선임연구원은 “대기 중 이산화질소 모니터링 외에도 다양한 유해가스 센서 및 촉매 개발에 활용할 수 있도록 후속연구를 이어가겠다”고 말했다.
한유영 기자 yyh@cctoday.co.kr