아주대·UNIST, 고성능 암모니아 검출 가스센서 개발

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 유기 반도체 기반의 고성능 가스센서 개발에 성공했다. 유기 반도체 소재의 전기·광학적 감지 성능을 획기적으로 개선, 고감도 유해가스 센서로 활용 가능한 기술이다.

아주대 김종현, 권오필 교수와 UNIST 곽상규 교수(사진=아주대)

아주대는 응용화학생명공학과와 대학원 분자과학기술학과의 김종현·권오필 교수팀이 울산과학기술원 연구팀과 함께 이러한 연구성과를 거뒀다고 30일 밝혔다. 김종현·권오필 교수와 UNIST 곽상규 교수가 교신저자로, 아주대 대학원 분자과학기술학과 오병민·박성하 학생이 제1저자로 참여했다.‘

암모니아(NH3) 가스는 특정 농도 이상을 장시간 흡입할 경우 두통·구토·기침·호흡곤란 증상을 일으키는 등 유해물질이다. 그간 암모니아 가스 검출을 위한 다양한 연구가 진행돼 온 것도 이 때문이다. 그 중에서도 반도체 소재의 저항변화를 통한 정밀 검출기술 개발이 활발히 이뤄져 왔다. 하지만 기존에 사용하던 무기 반도체 소재는 센서 제작을 위한 소자 제작과정이 복잡하고 비용이 많이 소요된다는 점이, 유기 반도체 소재는 검출력과 검출선택성에서 문제점이 지적돼 왔다.

연구팀은 선택적으로 ‘안정성 라디칼 음이온’을 형성할 수 있는 특성의 라일렌(rylene) 기반 유기 반도체 소재에 주목했다. 라일렌 구조의 유기 반도체 소재가 암모니아 가스에 노출될 경우 안정성 라디칼 음이온이 형성되고 전류값 증폭과 광흡수 변화가 발생하는 점을 발견한 것이다.

연구팀은 이를 통해 유기 반도체 기반의 고성능 암모니아 검출 가스센서 개발에 성공했다. 공동 연구팀은 “이번 연구를 통해 가스 센서에서 지적돼 온 높은 제작비용, 검출력 한계와 관련된 문제점들을 해결할 수 있었다”며 “개발된 소재를 이용하면 가격경쟁력을 갖춘 고감도 암모니아 가스센서 개발이 가능할 것”이라고 전망했다.

이번 연구는 한국연구재단 대학중점연구소·기초연구사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 소재 분야 국제 학술지(Advanced Functional Materials) 7월27일자 온라인 판에 게재됐다.