한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진, 이하 재료연)이 세계 최초로 저온 공정을 이용한 유연성 암모니아 가스 센서를 개발했다.

재료연은 에너지·환경재료연구본부 윤종원, 권정대, 김용훈 박사 연구팀이 고온·진공 공정 없이 플라스틱 기판에서도 제작할 수 있는 고감도·고선택성의 브롬화구리막(CuBr) 암모니아 가스 센서 개발에 세계 처음으로 성공했다고 17일 밝혔다. 고선택성은 센서가 특정한 물질은 선택적으로 감지할 수 있는 능력을 뜻한다.

한국재료연구원 연구팀이 개발한 세계 최초 저온합성 브롬화구리막 기반 고유연·고감도 암모니아 센서./재료연/

암모니아 가스 센서는 공기 중 암모니아를 감지해 실내외 환경과 건강 상태 등을 점검하는 데 사용된다. 기존 브롬화구리막 센서는 500℃ 이상의 고온, 진공 공정이 필요해 유연한 소재 기판에 적용하기 어려웠다. 연구팀은 이를 150℃ 이하의 낮은 온도에서 용액공정으로 브롬화구리막을 형성하는 기술을 개발했다. 재료연 연구팀은 전북대학교 김태욱 교수, 한국해양대학교 김홍승 교수 연구팀과 함께 연구를 수행했다.

연구팀은 플라스틱 기판 위에서 저온 용액공정을 통해 암모니아를 100만분의 1(ppm) 이하 농도도 감지할 수 있는 고감도 센서를 구현했다. 특히 제작비용 절감과 동시에 유연성을 확보해 웨어러블 장치나 플렉서블 센서로 활용 가능성을 높였다. 실제 개발된 센서는 1000회 구부리는 반복 실험에서도 성능이 안정적으로 유지됐다.

연구책임자인 윤종원 선임연구원은 “이번 연구를 통해 개발한 암모니아 센서는 실내 공기 질 모니터링부터 개인 건강 관리까지 다양한 분야에서 활용될 수 있다”라며 “특히 인체에 부착해 날숨을 분석하는 질병 진단 센서로도 응용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.

조규홍 기자 hong@knnews.co.kr