KAIST, 실내조명으로 작동하는 초고감도 가스 감지센서 개발

녹색광, 청색광에서의 광활성 매커니즘과 다양한 가시광 조건에서의 이산화질소 감지 결과 및 모식도. (KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 녹색광이 50% 이상 포함된 실내조명을 통해서도 작동이 가능한 초고감도 상온 가스 센서를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 가시광을 활용해 상온에서도 초고감도로 이산화질소를 감지할 수 있는 가스 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.

금속산화물 반도체 기반 저항 변화식 가스 센서는 가스 반응을 위해 300도 이상 가열이 필요해 상온 측정에 한계가 있었다.

이에 대한 대안으로 최근 금속산화물 기반 광활성 방식 가스 센서가 크게 주목받고 있으나, 기존 연구는 인체에 유해한 자외선 내지는 근자외선 영역의 빛을 활용하는 데에 그쳤다.

이에 연구팀은 이를 녹색 빛을 포함한 가시광 영역으로 확대해 범용성을 크게 높이고, 녹색광을 조사했을 때 이산화질소 감지 반응성이 기존 대비 52배로 증가하는 것을 확인했다.

특히 실내조명에 사용되는 백색광을 쬐어 최고 수준의 이산화질소 가스 감지 반응성(0.8 ppm NO₂, 감도 = 75.7)을 달성하는 데 성공했다.

KAIST 신소재공학과 김일두 석좌교수(왼쪽부터), 박세연 펜실베니아대학교 박사 후 연구원, 김민현 박사과정. /뉴스1

김일두 교수는 "대표적인 대기 환경 유해가스인 이산화질소 가스를 우리 주변에서 일반적으로 접근할 수 있는 녹·청색광(430~570 nm) 영역의 가시광을 활용해 상온에서 초고감도로 감지가 가능한 신소재를 개발했다”며 “가스 센서의 소비전력 및 집적화 문제를 해결할 수 있어 향후 실내조명 및 기기와의 결합을 통한 가스 센서의 상용화에 큰 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다.

KAIST 신소재공학과 졸업생 박세연 박사(펜실베니아 대학교 박사 후 연구원), 신소재공학과 김민현 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원 사업, 중소벤처기업부와 중소기업기술정보진흥원의 소재부품장비 전략협력기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 성과는 재료 분야 국제권위 학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 온라인에 게재됐고, 오는 13일 24호 전면 속표지 논문으로 실릴 예정이다.

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