아주대, 차세대 이산화질소 센서 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 국내 연구진이 유독 기체인 이산화질소(NO2)를 더욱 민감하고 안정적으로 감지하는 화학 센서를 구현했다. 향후 대기오염 감지 등을 위한 차세대 센서로 활용될 전망이다.

사진=아주대 제공

아주대는 이준우(사진) 응용화학과 교수팀이 고성능 이산화질소(NO2) 감지 센서를 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구에는 장지수 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원이 참여했으며 연구 결과는 재료화학분야 권위지(Journal of Materials Chemistry A) 4월 28일 자에 게재됐다.

이산화질소는 대표적인 대기오염 물질로 주로 자동차 배기가스, 화력발전소, 공장 같은 산업시설의 연소 과정에서 발생한다. 인체에는 호흡기 질환과 알레르기를 유발하며, 미세먼지 생성의 주원인 중 하나로 꼽힌다. 세계보건기구(WHO)는 이산화질소를 인체에 유해한 1군 대기오염 물질로 분류하고 있다.

이산화질소가 적정 수준을 초과할 경우 건강에 심각한 영향을 줄 수 있어 △대기질 모니터링 △공장·실내 환경 감시 △산업 안전 관리 등의 분야에서 정확한 센싱 기술은 필수적이다. 그러나 지금까지 상용화된 고분자 기반 센서는 여러 한계를 보여왔다. 탐지 가능 감도가 낮거나 감도는 높지만 고온다습한 환경에선 성능이 저하됐기 때문이다.

특히 고감도 센서를 구현하려면 센서의 고분자 안으로 이산화질소(NO2) 분자가 원활하게 확산돼야 한다. 이를 위해 고분자의 결정성을 낮추면 전기전도성이 떨어지고 반대로 결정성을 높이면 가스 분자의 확산성이 저하되는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 기술적 한계를 해결하려는 목적으로 이번 연구를 수행했으며, 연구 결과 전도성·확산성을 동시에 확보하는 새로운 분자 설계 전략을 제시했다. 이산화질소를 더욱 민감하게 감지할 고분자 센서를 개발한 것이다. 아주대는 “연구팀이 개발한 센서는 높은 온도와 습한 환경에서도 안정성을 유지하면서 고감도 센싱이 가능하다”고 소개했다.

이번 연구는 한국연구재단 세종과학펠로우십사업과 아주대 교내 연구비 등을 지원받아 수행했다. 이준우 아주대 교수는 “이번 연구는 고분자 센서의 민감도와 내열성을 동시에 높이는 분자 설계 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “새로 개발한 고분자 물질을 활용하면 가볍고 유연한 소자를 제작할 수 있어 향후 대기오염 물질 감지나 산업 환경 모니터링 등에 적용될 차세대 센서 기술로의 발전이 기대된다”고 설명했다.