[대구=뉴시스] 박준 기자 = 마스크에 부착하면 유해가스 실시간 경고를 알려주는 기술이 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 이성원 교수 연구팀은 고분자 나노섬유 위에 그래핀 나노월(Graphene Nanowall, GNW)을 직접 성장시킨 계층형 나노-온-나노(nano-on-nano) 구조를 개발하고 웨어러블 가스센서의 감지 성능을 높이는데 성공했다고 25일 밝혔다.

이번 기술은 개인의 호흡 환경이나 산업 현장의 유해가스를 실시간으로 모니터링하는 차세대 웨어러블 센서에 활용될 것으로 기대된다.

연구팀은 내열성 고분자 나노섬유로 구성된 3차원 나노메쉬 표면에 그래핀 나노월을 직접 성장시키는 기술을 개발했다.

저온 플라즈마 화학기상증착(CVD) 기술과 내열성 나노섬유를 활용해 나노섬유의 형태를 유지하면서도 섬유 표면을 따라 수직 방향의 그래핀 나노월을 형성하는데 성공했다.

연구팀은 나노메쉬의 통기성과 유연성을 유지하면서 가스와 반응할 수 있는 표면을 크게 확장했다. 또 그래핀 나노월이 단순히 센서의 표면적을 넓히는데 그치지 않고 나노월 사이의 좁은 공간에 가스 분자를 오래 머물게 하는 구속 효과(confinement effect)를 만든다는 사실을 규명했다.

실험과 가스 수송 시뮬레이션 결과 계층형 그래핀 나노월 내부에서는 가스 분자의 이동 경로와 국소적인 충돌이 증가해 그래핀 표면과 가스 분자 간 상호작용이 더욱 활발해지는 것으로 나타났다.

연구팀은 개발한 센서를 실제 웨어러블 마스크 형태의 플랫폼에도 적용해 높은 통기성과 유연성을 유지하면서 장시간 가스 모니터링이 가능함을 확인했다.

이번 연구는 DGIST 이성원 교수 연구팀의 최혁주 박사과정생을 비롯해 충남대, 한밭대, 경북대, 구미전자정보기술원, 한국생산기술연구원 연구진이 공동으로 수행했다.

연구 결과는 8월 국제학술지 Advanced Fiber Materials(어드밴스드 파이버 머테리얼)에 게재됐다.


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