생기원 기능성소재부품연구그룹 정영규 박사가 이번 연구 성과를 설명하고 있다/사진=생기원
미세먼지, 유해가스 등 공기 질에 대한 우려가 높아진 가운데, 정확한 이산화질소(NO2) 관측 모니터링 시스템 개발이 요구되면서 가스센서 연구가 주목받는다.
다양한 가스센서 중에서도 반도체식 가스센서는 크기가 작고, 작동 원리가 간단하며, 제조가 단순해 제작단가가 낮다는 장점이 있다.
생기원 기능성소재부품연구그룹 정영규 박사팀은 3차원 유기 골격구조 물질(Covalent Organic Framework·COF)을 얇은 시트 형태인 2차원의 공유결합 유기 나노시트로 합성하는 데 성공했다. 이번 연구엔 한국외국어대학 박진균 화학과 교수팀도 참여했다.
이 물질의 표면은 물 분자를 밀어낼 수 있는 초소수성 특성을 가지게 되는데, 이 특성을 기반으로 반도체식 가스센서 상용화에 가장 큰 걸림돌이었던 습도 의존성 문제를 완벽히 해결했다.
또 물질의 구조가 순수하게 공유결합만으로 이뤄져 있어 기존 유기물 기반 가스센서에 비해 화학적 안정성이 매우 뛰어나다.
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이와 함께 미세먼지 전구체 물질인 NO₂를 다른 가스의 간섭 없이 초저농도인 20ppb(1ppb=1/1000ppm)까지 감지할 수 있는 센서기술을 개발함으로써 반도체식 가스센서 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.
정 박사는 “이번 연구는 미세먼지 뿐만 아니라 식품품질 관리 센서와 질병 진단 호기(豪氣)센서 개발의 새로운 돌파구가 될 것”이라며 “국민 생활 안전 증진에 큰 도움이 되기 바란다”고 말했다.