스마트폰으로 가스 질식사 막는다

머니투데이

류준영 기자

연구진이 개발한 나노린의 열적 우수성, 한계 간격으로 정렬된 구조, 공중 부유 형태/사진=카이스트

연구팀이 개발한 가스 센서 구조 및 제작 결과

국내 연구진이 밀폐된 공간에서 유해가스를 감지해 안전사고를 사전에 방지할 수 있는 초저전력 유해가스 감지 센서를 개발했다.

카이스트(KAIST) 전기및전자공학부 윤준보 교수 연구팀이 독자 개발한 나노 소재 ‘나노린’을 통해 상시 동작이 가능한 초저전력 유해가스 감지 센서를 개발했다고 1일 밝혔다. 이 센서는 특히 스마트폰과 같은 휴대용 기기에 내장해 사용할 수 있다는 게 특징이다.

금속산화물 기반 가스 센서는 소형화에 유리하고 생산 단가가 저렴해 관련 산업에 활용이 가능한 가스 감지 기술로 주목받는다.

가스 센서는 수백 도 씨(℃) 내외의 고온에서 동작하기 때문에 히터를 통한 열에너지 공급이 필수적이다.

이때 주변으로 방출되는 다량의 열과 히터의 높은 소비 전력 때문에 스마트폰과 같은 휴대용기기에 적용 가능한 실시간 가스 센서를 개발하기는 어려웠다.

연구진이 개발한 나노린의 열적 우수성, 한계 간격으로 정렬된 구조, 공중 부유 형태/사진=카이스트

윤 교수 연구팀이 개발한 유해가스 감지 센서는 ‘나노린’을 활용해 초 저전력으로 언제, 어디서든 항상 사용이 가능하다.

나노 소재는 독특한 전기적·화학적 특성 때문에 미래 센서 기술의 핵심 구성 요소로 주목받지만, 제조 방법상 크기를 제어하기가 쉽지 않고 원하는 위치에 정렬된 형태로 구현하는 것이 어렵다.

연구팀은 나노린을 통해 이 문제를 해결했다. 윤 교수팀이 개발한 이 기술은 기존의 나노 소재 제작 방법과는 다른, 일반 반도체 공정을 기반으로 제작하기 때문에 대량생산이 가능하고 산업적 활용 가치도 높다는 평가를 받는다.

연구팀은 우선 나노린을 초 저전력 나노 히터에 활용했다. 시험과정에서 나노 소재가 지닌 고유의 열 고립 효과를 통해 기존 마이크로히터의 물리적 한계를 뛰어넘는 초 저전력 고온 구동을 실현하는 데 성공했다.

이와 함께 나노 히터에 완벽하게 정렬된 형태의 금속산화물 나노와이어를 일체형으로 집적해 가스 센서로 응용했는데 스마트폰 내장에 적합한 수준의 낮은 소비 전력으로 일산화탄소 가스 검출에 성공했다.

윤 교수는 “이 기술이 가스 사고를 사전에 차단하고 인명 사고를 막는 데 활용되기를 기대한다”고 말했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’에 게재됐다.