"유해가스 검출하고, 오염물질 분해도 하고"…`멀티 환경센서` 나왔다

화학연, 금속산화물 반도체 가스 센서 개발
이산화티타늄 사용..적은 전력, 특정가스 검출

한국화학연구원은 대기오염물질 검출과 수질오염원 분해 등의 효과를 가진 반도체 가스 센서를 개발했다. 화학연 제공

유해가스 검출과 오염 물질 분해가 가능한 센서 기술이 개발됐다. 앞으로 실내외 환경질 모니터링과 오염원 저감을 위한 핵심 기술로 다양한 분야에 쓰일 전망이다.

한국화학연구원은 조동휘·이정오 박사 연구팀이 상온에서 적은 전력으로 유해가스인 황화수소 검출과 오염물질의 분해에 적용 가능한 '금속산화물 반도체 가스 센서'를 개발했다고 26일 밝혔다.

반도체식 가스 센서 기술은 금속산화물인 센서 소재가 어떤 가스와 반응할 때 전기적 특성이 변하는 원리를 이용한다. 이 방식은 유해가스에 대한 높은 민감도, 빠른 반응속도, 양산성 등에서 장점을 지닌다. 하지만, 가스 반응을 위해 센서 소재를 수백 도까지 가열하는 과정이 필요해 전력 소모가 많고, 높은 온도에서 특정 가스만 선별하기 어려운 단점이 있다.

연구팀은 빛으로 열을 발생시키는 광활성화 방식을 도입해 적은 전력으로 작동되는 센서 소재를 제작했고, 4가지 성분이 포함된 나노촉매를 센서 표면에 균일하게 합성해 특정 가스에만 반응하는 센서 기술을 개발했다. 특히 금속산화물의 일종인 이산화티타늄으로 빛이 잘 흡수될 수 있는 규칙적인 정렬 형태의 3차원 나노-쉘 구조로 센서를 제작해 기존보다 전력 소모를 100분의 1 수준으로 낮췄다. 또한 센서 표면에 특정 가스만 선택적으로 반응하는 금속 나노촉매를 적용했다.

이 센서는 물 속에 극미량으로 존재하는 염료나 PFOA(코팅프라이팬 등의 코팅 용도로 쓰이는 유해물질) 등 미세오염물질을 효과적으로 분해하고, 백금과 팔라듐, 니켈, 코발트 등 4가지 원소를 첨가해 유해가스인 황화수소만을 선택적으로 검출했다.

조동휘 화학연 박사는 "황화수소 검출과 수중의 오염물질 분해 등 국민의 건강한 삶을 위한 기술로, 추가적 연구를 통해 다양한 유해가스, 유해물질에 적용할 수 있는 플랫폼 기술로 발전시켜 나가겠다"고 말했다.

이 연구결과는 재료화학 분야 국제 학술지 '재료화학A(9월호)' 표지논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr