수소가스 누출을 감지하는 미세 센서가 개발됐다. 수소에너지 활용에 필수인 가스 누출 사고를 예방하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 김정민 나노융합연구부 박사팀과 이우영 연세대 교수팀은 '팔라듐 금속의 나노갭 기반 저농도 수소 고분해 검지기술'을 개발했다고 4일 밝혔다. 기존 팔라듐 금속 기반 수소 센서와 달리 수소에 노출되는 순간 바로 검지가 가능하고 누출된 수소가스 농도의 정량 분석도 가능해 다양한 기술개발에 활용될 전망이다.
최근 수소에너지에 대한 관심이 증가하며 고인화성·폭발성을 갖는 수소가스에 대한 불안감도 높아가고 있다. 유출되는 수소가스를 빠르게 감지할 수 있는 센서 개발도 관심이다.
수소 가스를 감지하는 팔라듐 금속 기반 센서는 산화팔라듐 입자가 수소와 만나 팔라듐 입자로 환원되며 일어나는 전도성 차이를 통해 이뤄진다. 따라서 기존 센서는 전도성의 미세한 변화를 통해 수소 누출을 감지하므로 정확한 수소 누출 농도 측정에는 한계가 있다.
연구팀이 개발한 팔라듐 금속의 나노갭 기반 저농도 수소 고분해 검지기술은 누출된 수소가스에 의한 팔라듐 금속의 팽창으로 나노갭을 매운다. 이로 인해 전기가 흐르며 누출을 탐지하는 원리로 작동한다. 특히, 누출되는 수소가스 농도에 비례해 흐르는 전류가 더 많아지는 특성을 활용해 누출되는 수소가스의 정량 분석도 가능하다.
연구팀은 대량 생산을 위한 해결책도 제시했다. 제작 단가가 높던 기존 센서와 달리 김정민 박사팀이 제안한 센서는 단가가 낮고 유연한 플레서블 기판(PDMS)에 팔라듐 금속을 입히는 방식으로 제작, 센서 제작 단가와 제작공정을 획기적으로 개선할 수 있게 됐다.
김정민 박사는 “효율적이고도 정확한 신개념 수소감지 센서 대량생산을 위한 방법을 제시했다”며 “더 정확한 센서의 대량생산이 가능할 수 있도록 후속 연구를 진행할 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 최근 신소재 과학 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 머터리얼스' 온라인에 게재됐고, 더불어 추가표지(Frontispiece) 논문으로 채택됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
