히터-절연층-감지물질 공면 구조로 온도 불균일 문제 해결
휴대성 좋아 쉽게 활용 가능
(내외방송=정지원 기자) 친환경 미래 자동차로 꼽히는 수소자동차의 단점인 수소 누출을 단 0.6초 만에 인식할 수 있는 센서가 세계 최초로 개발됐다. 수소는 친환경 물질이라는 장점이 있지만, 공기 중으로 누출돼 농도가 높아지면 폭발 가능성이 높다고 알려졌다.
최근 KAIST(한국과학기술원)와 현대자동차가 수소 누출 감지를 1초 안에 감지하는 기술적 난제를 풀어냈다.
윤준보 전기및전자공학부 교수 연구팀 소속 조민승 박사와 현대자동차 기초소재연구센터 전자기에너지소재 연구팀, 서민호 부산대학교 교수는 공동 연구를 통해 세계적인 공인 기준을 충족하면서도 감지 속도가 빠른 수소 센서를 고안했다.
연구팀은 히터-절연층-감지물질이 동일한 평면상에 나란히 쌓인(공면) 구조를 적용해 기존 가스 센서의 불균일한 온도 분포 문제를 해결했다.
또, 수소 센서에 많이 활용되는 물질인 팔라듐(Pd)을 기반으로 독자적인 공정기술을 접목했으며 물질적 제약이 적은 순수 금속 소재를 활용해 센서 대량 생산이 가능하게 했다.
연구팀이 사용한 감지물질인 팔라듐 나노 소재는 공중부유(중력을 거슬러 공중에 떠 있음)된 구조로 가스와의 반응 면적을 극대화해 빠른 반응 속도를 이끌어낼 수 있다.
또, 모든 영역이 균일한 온도에서 동작하기 때문에 온도에 민감한 감지 성능을 정확하게 조절할 수 있게 됐다.
이 구조로 제작된 센서를 블루투스와 연결해 무선으로 1초 이내로 수소 누출을 감지할 수 있는 통합 모듈이 구축됐으며 휴대성이 좋아 수소 에너지가 있는 다양한 곳에서도 쉽게 활용할 수 있다.
조 박사는 "이번 수소 센서 기술 상용화를 통해 안전한 친환경 수소 에너지 세상을 앞당기는 데 기여하고 싶다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 최근 출판됐다(논문명: Ultrafast(~0.6 s), Robust, and Highly Linear Hydrogen Detection up to 10% Using Fully Suspended Pure Pd Nanowire).
