신속한 음주측정 가능…고성능 에탄올 센서 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 신속한 음주 측정이 가능한 고성능 에탄올 센서를 개발했다.

한국연구재단은 대구경북과학기술원(DGIST) 권혁준 교수 연구팀이 금속유기구조체에 레이저 공정을 적용해 상온에서 다양한 농도의 에탄올을 즉각적으로 감지할 수 있는 에탄올 센서를 개발했다고 밝혔다.

고성능 에탄올 센서는 일반적으로 250도 이상 높은 온도에서 작동해 측정 준비에 시간이 소요되고, 전력 소모에 큰 한계가 있었다.

이에 따라 고감도, 고신뢰성, 저전력, 신속한 반응·회복 속도 및 일관된 제조 공정을 갖춘 에탄올 센서 개발의 필요성이 대두됐다.

이에 연구팀은 금속유기구조체에서 유래한 다공성 금속산화물·탄소 소재를 개발하고, 최대 3500%의 반응성을 보이는 고성능 에탄올 센서를 개발했다.

연구팀은 금속과 유기물이 규칙적으로 배열돼 있는 금속유기구조체에 미세 레이저 광열 공정을 통해 금속산화물·탄소 하이브리드 구조의 고성능 에탄올 센서 제작에 성공했다.

레이저 공정으로 제작한 에탄올 센서는 기존 기능성 물질 제작 시 걸림돌로 작용했던 불균일성 및 패터닝의 한계를 효과적으로 해결했다.

에탄올 센서는 상온에서 최대 3400ppm의 고농도부터 수 ppm의 저농도 감지는 물론, 선택성 및 열안정성을 확보해 산업 현장의 에탄올 누출 알람 및 날숨을 통한 신속한 음주 진단 등 다양한 분야에서 즉각적인 모니터링이 가능하다.

또 차세대 가스 센서 물질로 주목받는 금속유기구조체 파생물의 소형화 및 패터닝에도 성공해 향후 전자코 등 첨단 사물인터넷(IoT) 진단 및 데이터 분야에서 활발히 응용될 것으로 기대된다.

권혁준 교수는 “연구결과를 차세대 IoT 플랫폼 적용을 위해서는 에탄올 센서 단독 사용에서 나아가 유해가스 센서 혹은 압력 센서와 같은 물리 센서와의 통합이 필수적”이라며 “후속 연구를 통해 여러 다기능성 센서와 통합, 안전 및 질병관리 시스템 구축의 기반을 제공할 계획”이라고 말했다.

과학기술정보통신부 및 교육부와 한국연구재단의 개인기초연구사업과 대학중점연구소지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 재료과학, 나노기술 분야 국제학술지 ‘나노-마이크로 레터스'에 지난 9일 게재됐다.

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