아주대, KIST와 고온·습기에도 강한 이산화질소 고감도 센서 개발

에틸렌글리콜 구조로 감도·안정성↑
실내외 환경 모니터링 활용 기대

아주대학교 전경.

국내 연구진이 유독 기체인 이산화질소(NO2)를 더욱 민감하고 안정적으로 감지할 수 있는 화학 센서를 구현해냈다.

아주대학교는 이준우 응용화학과·대학원 분자과학기술학과 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 장지수 선임연구원 공동 연구팀이 이산화질소(NO₂)를 감지하는 고성능 센서를 개발했다고 8일 밝혔다.

이산화질소(NO₂)는 자동차 배기가스, 발전소, 공장 등에서 나오는 대표적인 대기오염 물질로, 호흡기 질환과 알레르기, 미세먼지의 주요 원인이다. 세계보건기구(WHO)는 NO₂를 인체에 해로운 1군 대기오염 물질로 분류하고 있다.

대기질을 모니터링하거나 산업 현장의 안전을 관리하려면 NO₂를 정확하게 감지하는 기술이 꼭 필요하다. 하지만 기존의 고분자 센서는 감도가 낮거나, 더운 날씨나 습기가 많은 환경에서는 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 특히 센서를 더 민감하게 만들려면 고분자 구조를 바꿔야 하는데, 구조를 바꾸면 전기가 잘 통하지 않거나, 반대로 전기가 잘 통하게 하면 가스가 잘 들어가지 않는 상충되는 문제가 가 있었다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 고분자에 '에틸렌글리콜'이라는 곁사슬 구조를 더했다. 이 구조 덕분에 센서는 전기가 잘 통하면서도 NO₂ 분자가 쉽게 들어갈 수 있게 됐다. 그 결과 기존 센서보다 약 3배 더 민감하게 NO₂를 감지할 수 있었고, 더운 날씨나 습한 환경에서도 안정적으로 작동했다.

이준우 교수는 “이번 연구는 센서의 민감도와 내구성을 동시에 높일 수 있는 새로운 방법을 제시했다”며 “이 기술을 활용하면 가볍고 유연한 센서도 만들 수 있어 앞으로 대기오염 감지나 산업 현장 환경 모니터링 등에 널리 쓰일 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 아주대학교의 지원을 받아 진행됐으며, 연구 결과는 세계적으로 권위 있는 과학 저널 '저널 오브 머터리얼즈 케미스트리 A' 4월 28일자 표지논문으로 실렸다. 이준우 교수는 이 논문과 연구 성과를 인정받아 '2025 이머징 인베스티게이터(Emerging Investigator)'로도 선정됐다.

수원=김동성 기자 estar@etnews.com