'이산화질소 실시간 분석'…대전대·KAIST '웨어러블 센서' 개발
"루테늄산화물 나노미터 두께로 합성…유해환경 모니터링 센서로도 활용"
(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 대전대 박희정 교수·한국과학기술원(KAIST) 김일두 교수 공동 연구팀은 대기 중 존재하는 극미량의 이산화질소(NO₂) 가스를 실시간으로 분석할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했다고 6일 밝혔다.
자극성 냄새가 나는 이산화질소는 공장 굴뚝, 자동차 배기가스에서 배출되는 대표적인 대기 오염 물질이다. 오랜 기간 노출되면 눈과 호흡기를 자극해 기침, 두통, 구토를 유발할 수 있다.
연구팀은 루테늄산화물(RuO₂)을 1나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 두께의 초박막 시트로 합성해 유해가스를 감지할 수 있는 스마트 센서를 개발했다.
루테늄산화물 나노시트는 유해가스 분자와 반응할 수 있는 표면적이 넓고, 2차원 평면 구조로 인해 쉽게 휘어지거나 구부러질 수 있어 웨어러블 센서에 적용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
루테늄산화물 시트는 주로 에너지 저장·변환 소재로 이용돼 왔으나, 웨어러블 센서로 개발된 것은 이번이 처음이다.
산화물 나노시트는 상온에서 가스에 대한 반응이 뚜렷하게 나타나지 않아 센서로 활용하기 어려웠다.
연구팀은 은 나노선으로 이뤄진 발열체를 유연한 플라스픽 센서 기판에 적용, 기판에 손상을 주지 않으면서도 이산화질소의 반응을 높이는데 성공했다.
센서 기판 온도를 80도로 유지하면 5ppm의 이산화질소 가스를 상온보다 쉽게 감지하는 것으로 나타났다.
옷에 부착해 웨어러블 센서로 쓸 수 있으며, 저온 구동 시에도 신속한 응답률을 나타내 실시간 유해환경 모니터링 센서로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
박희정 교수는 "루테늄 산화물 나노시트는 신소재인 그래핀과 같은 2차원 층상구조를 갖고 있어 유연성과 전도성이 높다"며 "웨어러블 디스플레이, 나노 에너지, 기능성 나노소재 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'(Advanced Functional Materials) 5일 자 표지논문으로 실렸다.
jyoung@yna.co.kr
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