안전성평가연구소(KIT)에서 유해가스 중 하나인 이산화질소를 선택적으로 감지하는 다기능성 에어로젤 소재의 가스센서 플랫폼을 개발했습니다. 이번 연구 성과는 카이스트와의 공동 연구를 통해 이뤄졌습니다. 이번 연구는 <ACS Applied Materials & Interfaces>에 게재됐습니다.
유해가스 검출이 중요한 이유
해마다 발생하는 유해가스 누출 사고는 주변의 농작물, 가축뿐만 아니라 인명피해까지 일으킵니다. 때문에 초기 대응을 위해서 가스 검출이 매우 중요합니다. 이번에 개발된 가스센서 플랫폼은 1ppm 수준의 극미량 이산화질소 가스를 선택적으로 신속하고 반복적으로 감지할 수 있어 실제 산업현장 등에서 유해가스를 검출하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.
연구진이 제작한 가스센서 플랫폼은 특정 유해가스에 선택적으로 반응하는 무기 나노 입자(Inorganic nanomaterial)들을 탄소나노튜브 하이드로젤에 결합시켜 만들었습니다. 개발된 센서 플랫폼은 신속성·민감성·선택성이 특징입니다.
제작 비용 저렴하고 제작 과정도 간단해
이번 가스센서 플랫폼에 적용된 3차원 다공성 탄소나노튜브 하이드로젤은 표면적이 넓고, 표면에 다른 화학물질의 결합이 용이합니다. 특히, 센서 플랫폼의 주재료로 사용된 Pt-SnO2 에어로젤의 Pt 및 SnO2 입자들은 1.5~3.5 나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ)의 초미세크기로 에어로젤 중에서도 활성 표면적이 매우 넓어 소량의 이산화질소가스에 안정적이면서도 민감하게 반응 할 수 있습니다. 또한, 무기 나노입자를 활용해 만든 가스 센서 플랫폼은 제작비용이 저렴하고 제작과정이 간단해 향후 촉매, 센서, 에너지 저장 소자와 같이 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것으로 기대됩니다.
안전성평가연구소 정성미 박사는 "다기능성 무기 재료 에어로젤로 만든 플랫폼을 다른 특정 유해가스에 반응하도록 설계하면 다양한 유해가스를 감지할 수 있어 매우 유용하고, 초경량, 고강도의 기능성 감지 소재이므로 향후 웨어러블 센서에도 적용할 수 있다"고 말했습니다.
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