폭발의 위험성이 있는 수소를 조기에 검침할 수 있는 초고성능 나노 갭 수소센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
연세대학교 신소재공학과 이우영 교수 연구팀(제1저자 이준민 석사과정)은 지난달 23일 세계 최초로 초고성능 나노 갭 수소센서를 개발했다고 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 연성기판에 인장력을 부과하는 간단한 방법으로 물리적인 스트레인(strain)을 인가함으로써 연성기판위에 증착된 금속 팔라듐(Pd)박막층에 나노 갭을 갖는 박막을 제작할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 이 기술을 세계 최초로 개발한 이우영 교수 연구팀에 의해 ‘highly-mobile thin film on elastomer (MOTIFE)’라 명명됐다.
기존의 수소센서는 고비용 및 복잡한 공정, 낮은 민감도라는 단점을 가지고 있었지만 MOTIFE를 이용한 Pd 기반의 나노 갭 수소센서는 수소노출에 따른 부피팽창으로 인한 ON-OFF 방식으로 작동할 뿐만 아니라 매우 높은 민감도 및 빠른 반응 속도가 장점이다. 또한 이번 연구는 연성기판을 수소센서에 응용한 최초의 연구라는 점과 고비용의 나노 갭 형성 기법에 비해 저비용으로 대면적의 나노 갭(nano-gap)을 형성할 수 있는 기술적 돌파구를 마련하였다는 점에서 기술적, 산업적 활용성이 매우 클 것으로 평가된다.
연세대 이우영 교수는 “이번 연구는 대면적에 손쉽고 저비용으로 높은 성능의 나노 갭 수소 센서를 만들 수 있음을 확인했다”며 “이번 연구 성과를 수소센서 분야뿐만 아니라 패터닝, 생화학 센서 등의 다양한 물리/화학적 분야로의 응용이 기대 된다”고 밝혔다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 융합 그린에너지 원천기술 개발이라는 대학중점연구소 사업과 서울시 클러스터의 지원을 받아 수행됐고 연구결과는 최근 세계적인 응용 화학지인 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’지(SCI 인용지수: 11.829) 에 VIPs(Very Important Papers, less than 5%) 및 표지 논문으로 선정·발표됐다.
