[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 소금물을 활용해 상온에서 유해가스를 빠르게 감지하고 회복하는 '염소화 그래핀 가스센서'를 개발했다고 16일 밝혔다.
 
이 센서는 별도의 가열장치 없이 구동이 가능해 전력소모와 발열문제로 소형기기에 탑재가 어려웠던 가스센서의 실용화 가능성을 획기적으로 높였다.

가스센서는 지하주차장, 보일러실, 산업현장 배관 등 유해가스 누출 위험이 있는 곳에 설치되는 필수장치다.

이산화질소(NO₂) 등 오염물질은 인체에 유해해 정밀감지와 상시 모니터링이 매우 중요하지만 기존 센서기술은 소재를 수백 도까지 가열해야 하는 특성상 전력소모가 많고 발열부담이 컸다.
 
이번에 KRISS 연구진은 쉽게 구할 수 있는 소금물인 염화나트륨(NaCl) 수용액을 이용한 전기화학 공정으로 기존 문제를 해결했다. 그래핀 표면에 소금물을 떨어뜨린 뒤 전압을 가하면 소금물 속 염소성분이 그래핀 표면에 균일하게 결합해 센서의 성능을 높이는 방식이다.

독성 염소가스 또는 염산을 사용하거나 고온·고압공정이 필요하지 않는 단순한 공정으로 안정성이 높고 제조비용도 낮다.

검증 결과 상온에서 이산화질소 반응 민감도가 기존보다 약 2.5배 높아졌으며 가스 감지속도는 157초에서 38초로 75.8%나 단축됐다.

가장 큰 제약으로 꼽히던 회복시간은 1485초에서 202초로 86.4% 감소해 가스감지 후 다음 측정까지 걸리는 시간을 약 25분에서 3분 수준으로 대폭 줄일 수 있게 됐다.

이 기술은 히터가 필요 없는 상온 구동 방식이며 높은 감도와 빠른 회복 성능을 갖춰 연속적인 모니터링에 적합해 스마트워치 같은 웨어러블 기기나 환경감시망 구축에 큰 기여가 예상된다.

KRISS 김연후 책임연구원·오재연 박사과정생과 POSTECH 이동화·서울대 홍병희 ·성균관대 안성필 교수팀이 협업해 창출한 이번 연구결과는 재료화학 분야 국제학술지 'Journal of Materials Chemistry A'에 최근 표지 논문으로 실렸다.
 
김연후 책임연구원은 "그래핀 센서의 최대 약점이었던 느린 회복속도를 소금물이라는 안전한 재료로 개선했다"며 "가스센서의 소형화와 저전력화를 가로막던 기술적 한계를 낮춘 극복한 만큼 스마트폰이나 웨어러블 기기 등 다양한 분야로 확장이 가능할 것"이라고 말했다.


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