ETRI, 차 유리창 등 곡면에 부착하는 가스검출 센서 개발

[이데일리 이승현 기자] 국내 연구진이 자동차 유리창이나 실험용 보안경 등 곡면에 부착해 사용할 수 있는 가스검출 센서를 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 유영준 그래핀소자창의연구센터 박사팀 등이 세계 최초로 그래핀을 이용해 투명하고 휘어지는 고성능의 가스센서-히터 융합소자 제작에 성공했다고 21일 밝혔다.

기존 가스센서는 실리콘 등 반도체 박막소재를 이용해 투명성과 유연성이 부족하다. 연구팀은 높은 투과도와 유수한 유연성을 자랑하는 그래핀 소재를 적용해 디자인과 크기에 제한없는 투명-유연 가스센서의 상용화 길을 열었다.

연구팀은 이를 활용해 창문이나 자동차의 앞유리창, 유해 실험실에서 쓰는 실험용 보안경 등에 가스센서를 적용할 수 있다고 설명했다.

연구팀은 아울러 센서표면의 가스 분자들을 떼어내는 이른바 ‘초기화’(탈착기능) 과정을 수월케하는 기술도 개발했다.

가스센서는 가스 분자가 센서표면에 흡착했을 때 센서의 저항변화로 가스 유무를 측정하며 이후 재사용을 위해선 센서표면에 붙은 가스분자들을 분리시켜야 한다. 지금은 별도의 금속성 히터를 외부에 장착해 가스분자들을 떼어냈지만 이 물질은 소재 특성상 불투명하고 휘어지지 않아 유연한 투명센서 적용하기엔 한계가 있다.

연구팀은 이에 그래핀 가스센서 뿐만이 아니라 ‘그래핀 히터’까지 한 곳에 집적시켜 센서 초기화과정에서도 투명하고 휘어지는 특성을 유지시킬 수 있다고 전했다.

연구진은 최적화된 크기인 2cm x 2cm 규모의 그래핀 센서-히터 소자가 분자측정과 초기화 등 모든 과정을 수초 내에 수행해 성능의 우수성도 확인했다고 밝혔다.

유영준 박사는 “최근 각광받는 ‘스마트윈도우’에 접목할 다양한 기능 중 고성능 가스분자 센서기능을 원하는 위치와 크기, 디자인으로 적용할 수 있는 나노융합 기술”이라고 평가했다.

ETRI는 이번 연구결과를 앞으로 선택형 가스분자 센서로 확장해 센서 관련업체와 자동차 제조사, 환경관련 업체 등에 기술이전할 계획이다.

이번 연구는 미래부 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 나노분야 국제 학술지인 ‘스몰’의 온라인판에 지난 17일 등재됐다.

그래핀 소재 가스센서-히터 및 이 센서의 가스분자 흡탈착 모식도. ETRI 제공.