경북대 최명식 교수팀, 신개념 코팅기술로 차세대 가스센서 소재 개발

[대구=이데일리 홍석천 기자] 경북대 최명식 교수팀이 단 15초 만에 얇은 탄소층을 형성하는 신개념 코팅 기술을 개발했다. 또 이를 가스센서 감지층에 적용해 공기 중 유해가스인 이산화질소(NO2)를 기존보다 더 민감하게 감지하는 차세대 가스 센서용 나노복합소재를 선보였다.

이번 연구는 연구팀이 보유한 원천 기술인 화염 화학 기상 증착법에 급냉 공정을 결합해 ‘OSaCD(One-spoon Amorphous Carbon Deposition)’ 기술을 새롭게 개발했다. 이 기술을 통해 산화아연 다공성 나노시트 위에 비정질 탄소 초박막을 15초 만에 균일 코팅하는 데 성공했다.

왼쪽부터 경북대 나노신소재공학과 최명식 교수, 박지명 석사과정생, 연세대 신소재공학과 이규형 교수, 진창현 연구교수.(사진=경북대 제공)

연구팀이 개발한 소재는 단순히 탄소를 한 겹 덧씌운 구조가 아니라, 표면과 계면을 동시에 제어하는 ‘이중 접합 설계’‘ 구조다. 물 표면에서 형성한 비정질 탄소막을 산화아연 나노시트 위에 전사하는 방식으로, 약 15초 만에 코팅이 가능하며 별도의 진공 장비도 필요하지 않다. 또한 열처리 온도에 따라 탄소의 결합 상태와 계면 특성을 정밀하게 조절할 수 있다.

최명식 교수는 “기존 금속 산화물 센서가 표면 개질에 집중했다면, 이번 연구는 표면과 계면을 동시에 설계해 전자 구조 자체를 조절한 것이 핵심”이라면서 “대기 상태에서 단시간에 구현 가능한 공정이라는 점에서 향후 다양한 금속 산화물 기반 센서 및 에너지 소재 분야로의 확장 가능성이 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 지역혁신선도연구센터 사업과 박사후연구원 성장형 공동연구 사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 종합과학 전문학술지인 ’저널 오브 어드밴스드 리서치‘에 1월 30일 온라’인 게재됐다.