'10조분의 1 감지'…표준연, 세계 최고 감도 유해가스 센서 개발

초고감도 가스센서의 소재 합성 및 제작 원리, 성능테스트 모식도.(KRISS 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 세계 최고 수준의 감도를 지닌 유해가스 센서를 개발했다.

이 기술은 대기 중 유해가스인 이산화질소를 상온에서 저전력·초고감도로 정밀 모니터링할 수 있고 반도체 공정 잔류가스 감지, 수전해 촉매 등에도 활용이 기대된다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 반도체측정장비팀이 대기 중 이산화질소를 5ppb 농도까지 감지할 수 있는 가스센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

이를 바탕으로 계산된 센서의 감지 한계는 1.58ppt(1조분의 1)로 세계 최고 수준이다. 이 기술을 활용하면 대기 중 이산화질소를 낮은 소비전력으로 정밀 모니터링할 수 있다.

특히 시간과 비용 측면의 경제성이 뛰어나고 우수한 분해능을 갖추고 있어 연평균 이산화질소 농도뿐 아니라 실시간 변화를 감지해 대기 환경 개선연구에 기여할 것으로 기대된다.

이 기술은 소재 합성 단계에서 원료 물질에 포함된 탄소 함량을 조절해 소재의 전기화학적 특성을 변화시킬 수 있다는 것이 특징이다.

이를 이용하면 반도체 공정의 잔류가스 등 이산회질소 외의 다른 가스를 감지하는 센서도 개발 가능하다.

또 소재의 우수한 화학반응성을 응용하면 수소 생산을 위한 수전해 촉매의 성능도 향상할 수 있다.

문지훈 KRISS 반도체측정장비팀 선임연구원은 “기존 가스센서의 한계를 극복한 이번 기술은 정부 규제 대응을 위한 수준을 뛰어넘어 국내 대기 환경 모니터링을 더 정밀한 수준으로 끌어올릴 것”이라며 “대기 중 이산화질소 모니터링 외에도 다양한 유해가스 센서 및 촉매 개발에 활용할 수 있도록 후속연구를 이어가겠다”고 말했다.

KRISS 기본사업과 과학기술정보통신부 나노소재기술개발사업으로 수행한 이번 연구의 성과는 재료과학 분야 저명 학술지 ‘스몰스트럭처스'에 게재됐다.

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