"스마트폰 속 카나리아"로 언제 어디서든 유해가스 검출한다

연구팀이 개발한 유해가스 센서 구조 [사진 KAIST]

밀폐된 공간에서 유해 가스를 감지해 안전사고를 예방할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기ㆍ전자공학부 윤준보 교수 연구팀이 독자 개발한 나노 소재 ‘나노린’을 이용해 상시 동작이 가능한 초 저전력 유해가스 감지 센서를 개발했다고 1일 밝혔다.

나노린은 정렬된 나노와이어(나노미터 두께의 얇은 실) 다발들이 공중에 떠 있는 구조의 2차원 물질이다. 최근 일산화탄소 등 유해가스를 탐지하는 가스 센서 소재로 금속산화물이 주목을 받고 있지만, 수백 도 안팎의 고온에서 작동하기 때문에 스마트폰 등 휴대용 기기에는 적용하기 어렵다는 한계가 있다.

연구팀은 나노 소재를 이용해 언제 어디서든 사용할 수 있는 초 저전력 가스 감지 센서를 개발했다. 나노 소재는 전기적ㆍ화학적 특성이 우수하지만 제조 방법상 크기를 제어하기 쉽지 않고 원하는 위치에 정렬하기 어렵다.

연구팀은 나노린을 통해 이런 문제점을 해결했다. 기존 마이크로히터 대신 금속산화물 나노와이어를 히터 물질에 정렬시킨 새로운 형태의 나노히터 가스 센서를 개발했다. 나노 소재가 갖는 고유의 열 고립 효과를 이용, 기판으로 손실되는 열을 획기적으로 줄일 수 있는 방식이다. 이를 이용해 스마트폰에 내장하기 적합한 수준의 낮은 소비 전력으로도 일산화탄소 가스를 검출하는 데 성공했다.

윤준보 교수는 “과거 광부들이 일산화탄소 감지를 위해 탄광에 데리고 갔던 카나리아처럼 유해가스 감지 센서를 ‘스마트폰 속 카나리아’로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 카나리아는 메탄, 일산화탄소 가스에 매우 민감해 유해가스에 소량만 노출돼도 죽는다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’(Advanced Functional Materials) 지난달 12일 자 온라인판에 실렸다.

김경희 기자 amator@joongang.co.kr