KAIST '전자 코' 기술, 2023년 10대 나노기술 선정

소모 전력, 기존 대비 1000분의 1 수준

마이크로 LED와 금속산화물 나노소재가 일체된 초저전력 가스센서 기술을 소개하는 카드뉴스. KAIST 제공

사람의 코처럼 가스를 감지하는 ‘전자 코(E-nose)’가 올해 10대 나노기술로 선정됐다. 

KAIST는 박인규 기계공학과 교수 연구팀이 개발한 마이크로 발광다이오드(LED) 가스 센서가 과학기술정보통신부와 나노기술연구협의회가 수여하는 2023년 10대 나노기술에 선정됐다고 29일 밝혔다.

연구팀은 수십 마이크로미터(㎛, 100만분의 1미터) 크기의 초소형 LED 바로 위에 고민감도의 금속산화물 나노소재가 집적된 광활성식 가스센서 플랫폼을 개발했다.

가스 감지 소재로 활용되는 원리를 적용했고, 딥러닝 알고리즘을 이용해 여러 종의 가스를 실시간으로 높은 정확도로 선택적 판별을 하는 전자 코 기술을 개발했다. 이 전자 코의 가스 종류 판별 정확도는 99%였다. 

마이크로 LED 가스 센서는 낭비되는 광 에너지 손실 없이 전달 효율을 높여서 초저전력으로 가스를 감지한다. 기존 가스센서 대비 소모 전력을 1000분의 1 수준으로 획기적으로 절감했다. 수명이 매우 길고 상온에서 동작하기 때문에 언제 어디서나 장시간 안정적으로 구동이 가능하다. 

연구팀은 나아가 마이크로 LED 가스 센서를 이용해 단일 센서만으로도 혼합 가스에 섞여 있는 각 가스의 종류 판별과 농도를 예측하는 전자 코 기술도 개발했다. 사용하는 센서의 수가 적은 만큼 전체 시스템 부피와 소모 전력이 감소했다.

박 교수는 "마이크로 LED 기반의 광원 일체형 가스 센서는 상온 동작이 가능하고 기존의 가열 방식 가스 센서에 비해 소모전력이 1000분의 1 이하 수준으로 초저전력 구동이 가능하다”며 “대기오염 모니터링, 음식물 신선도 모니터링, 헬스케어 등 다양한 분야에서도 응용될 수 있는 모바일 가스 센서 기술로 발전될 것ˮ이라고 연구의 의의를 설명했다. 

과기정통부와 나노기술연구협의회는 국가연구개발사업 중 매년 우수한 나노기술 10개를 선정한다. 공모 분야는 기초원천기술과 산업화 유망기술 두 가지다. 수상 시에는 기념 상패와 우수성과를 소개하는 홍보 영상 제작이 지원된다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]