아주대 연구팀, 눈으로 보는 불소가스 센서 개발… 20초 내 반응

아주대학교 연구팀이 위험물질인 불소 가스의 누출을 육안으로 확인할 수 있는 착색 센서를 개발하는 데 성공했다.

 

아주대는 신소재공학과ㆍ대학원 에너지시스템학과 서형탁 교수가 불소 화합물에 색 변화로 반응하는 무기물 기반 착색 센서를 개발했다고 9일 밝혔다.

 

철강, 정유ㆍ화학, 배터리ㆍ디스플레이 등 영역에 쓰이는 불소 화합 가스는 지구 온난화의 주범으로 꼽히는 온실가스의 대표적 물질이다. 특히 불소 화합물 중 강력한 독성을 띄고 있는 불산가스(무색무취)는 인체 내부에 침투해 심장과 폐 등에 타격을 준다.

 

문제는 불소 화합물이 공기 중에 누출되면 수분과 반응해 불산가스로 쉽게 전환된다는 점이다.

 

이에 서형탁 교수팀은 불산 및 불소 화합물 가스가 누설되는 경우 육안으로 바로 확인이 가능하도록 기존 남청색에서 투명으로 색깔이 변화하는 센서를 개발해냈다. 연구팀이 개발한 센서는 무기 소재인 텅스텐 산화물을 나노 구조로 형성한 뒤 광화학적 방식을 이용, 수소를 주입해 불산 반응에 용이하도록 소재의 화학·광학적 성질을 개선했다. 센서가 불산가스에 반응하면 산화물의 전자 구조가 변화하고 맨눈으로 식별이 가능한 수준으로 착색 특성이 달라진다.

 

센서 색깔의 변화는 가스 감지 20초 이내에 발생하며 센서는 불산가스 농도에도 광범위하게 반응한다. 또 전기 신호로도 누설 여부를 확인할 수 있다. 연구팀이 개발한 이 기술은 상온 반도체 공정을 기반으로 해 다양한 기판에 센서를 만들 수 있고 대량생산이 가능한 특징도 있다.

 

서형탁 교수는 “불소가스가 산업계에서 널리 쓰이는 데 반해 그동안 이에 대한 안전 확보가 쉽지 않았다”며 “이번에 개발한 착색 센서가 불소 가스 안전 센서 기술로 상용화될 가능성이 매우 높다”고 말했다.

이연우기자