대기 중 1조분의 1 농도 미세 유해가스 잡아낸다

표준연, 이산화질소 모니터링 신소재 센서 개발

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 대기 중 유해가스인 이산화질소를 상온에서 저전력·초고감도로 정밀 모니터링할 수 있는 센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

신소재를 기반으로 한 차세대 반도체식 유해가스 센서로, 화학반응 감도와 선택적 감지 능력이 모두 뛰어나 기존에 보고된 반도체식 센서보다 이산화질소를 60배 이상 높은 감도로 감지할 수 있다.

상온에서 작동돼 전력 소모가 적고, 저온에서 대면적 합성이 가능해 제작단가도 낮다.

연구팀은 통상 2차원 평면 구조로 사용되는 이황화몰리브덴 소재를 나뭇가지 형태의 3차원 구조로 합성해 민감도를 높였다.

대면적으로 균일하게 소재를 합성할 수 있을 뿐만 아니라 추가 공정 없이 원료 물질에 포함된 탄소 비율을 조절하는 것만으로도 3차원 구조를 만들어낼 수 있는 게 특징이다.

KRISS 반도체측정장비팀은 이번에 개발한 센서로 대기 중 이산화질소를 5ppb(ppb는 10억분의 1) 농도까지 감지할 수 있음을 실험을 통해 밝혀냈다. 이를 바탕으로 계산된 센서의 감지 한계는 1.58ppt(ppt는 1조분의 1) 수준이다.

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

화석연료를 고온에서 연소할 때 발생하는 이산화질소는 주로 자동차 배기가스, 공장 매연 등으로 배출되는데, 대기오염으로 인한 사망률 증가의 원인 중 하나다.

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

KRISS 반도체측정장비팀 문지훈 선임연구원은 "이번 기술은 국내 대기환경 모니터링을 더 정밀한 수준으로 끌어올릴 것"이라며 "다양한 유해가스 센서·촉매 개발에 활용할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다"고 말했다.

kjunho@yna.co.kr

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