공기 중 음이온을 검출할 수 있는 반도체 센서가 개발됐다. 에어컨, 공기청정기, 가습기 등 가전 접목이 기대된다.
전자부품연구원(원장 박청원·KETI)은 음이온을 검출하는 나노 반도체 FET 센서와 동작 알고리즘을 개발했다고 9일 밝혔다.
나노 반도체 FET 센서는 실리콘 전계효과 트랜지스터(FET)의 채널 두께를 나노미터로 구성, 감지 능력을 극대화한 것이다.
지금까지 공기 중 음이온은 살균, 탈취, 미세먼지 제거 효과가 탁월해 에어컨, 공기청정기, 가습기, 제습기 등 에어가전에 채택이 확산되고 있다. 하지만 음이온 농도를 확인할 수 있는 장비가 고가(200~300만원)여서 음이온 발생기 교체 시기 체크는 현실적으로 불가능했다.
KETI는 이 점에 착안, 일반인도 음이온 발생 여부와 농도를 쉽게 확인할 수 있도록 소형화·저가격화를 추진했다.
검출 원리는 공기 중 음전하를 띤 음이온 입자나 음이온 클러스터가 FET의 게이트 전극에 흡착되면 반도체 나노채널의 전기전도성 변화로 농도를 검출하는 것이다.
KETI는 나노 두께의 실리콘 FET 채널 구조를 이용해 센서 감도와 안정성을 높였고, 센싱 게이트 전극 면적을 키울 수 있어 추가적 감도 향상이 가능하다고 설명했다.
세계 최초로 제어 게이트 전극 전압을 조절해 센서 작동영역을 설정하고 초기화하는 알고리즘을 적용, 별도의 초기화를 위한 전극 구조나 MEMS 공정이 필요 없이 제작이 간단하다고 덧붙였다.
이국녕 KETI 책임은 “자동차 유해가스나 포름알데히드, 휘발성유기화합물(VOC) 등과 결합하는 가스감지막 기술을 나노 반도체 FET 센서에 적용해 반도체식 가스센서로 응용할 계획”이라며 “현재 공기 음이온 검출센서 실증단계를 거쳐 유해가스 분야 사업화를 위해 국내 가스센서 기업과 후속 연구를 협의하고 있다”고 밝혔다.
윤건일 전자/부품 전문기자 benyun@etnews.com
