[투데이에너지 유정근 기자] 유출되는 수소가스를 빠르게 감지할 수 있는 팔라듐 나노갭 이용 수소센서가 개발됐다.
김정민 대구경북과학기술원(DGIST, 총장 국양) 나노융합연구부 박사팀과 이우영 연세대 교수팀이 팔라듐 금속의 나노갭 기반 저농도 수소 고분해 검지기술의 특성 분석과 더불어 향후 관련 연구 방향을 제시했다. 특히 이번 연구를 통해 규명한 수소가스 감지 기술은 기존 팔라듐 금속 기반 수소 센서와 달리 수소에 노출되는 순간 바로 검지가 이뤄질 뿐만 아니라 누출된 수소가스의 농도의 정량 분석도 가능해졌다.
최근 수소에너지에 대한 관심이 증가하며 고인화성?폭발성 성질을 갖는 수소가스에 대한 불안감도 높아가고 있다. 이에 따라 유출되는 수소가스를 빠르게 감지할 수 있는 센서 개발도 더불어 많은 관심을 받고 있다.
기본적으로 수소가스를 감지하는 팔라듐 금속 기반의 센서는 산화팔라듐 입자가 수소와 만나 팔라듐 입자로 환원되며 일어나는 전도성 차이를 통해 수소 누출을 감지한다. 따라서 기존 센서는 전도성의 미세한 변화를 통해 수소의 누출을 감지하므로 정확한 수소 누출 농도 측정에는 한계가 있어왔다.
이에 반해 김정민 박사팀이 연구를 진행한 팔라듐 금속의 나노갭 기반 저농도 수소 고분해 검지 기술은 누출된 수소가스에 의한 팔라듐 금속의 팽창으로 나노갭을 매우고 이로 인해 전기가 흐르며 누출을 탐지하는 원리로 작동한다. 특히 누출되는 수소가스의 농도에 비례해 흐르는 전류가 더 많아지는 특성을 활용해 누출되는 수소가스의 정량적인 분석에 매우 용이한 장점을 갖는다.
이번 연구는 김정민 박사팀이 지난 10여 년간 진행했던 팔라듐 금속의 나노갭 기반 센서에 대한 여러 연구들을 집대성, 관련 센서의 대량 생산을 위한 다양한 해결책을 제시하고 있다. 특히 제작 단가가 높던 기존 센서와 달리 김정민 박사팀이 제안한 센서는 단가가 낮고 유연한 플레서블 기판(PDMS)에 팔라듐 금속을 입히는 방식으로 제작돼 센서 제작 단가와 제작공정을 동시에 획기적으로 개선할 수 있는 돌파구를 보여줬다는데 그 의미가 크다.
김정민 DGIST 나노융합연구부 박사는 “이번 연구는 지난 10여 년간 진행해온 수소 감지 센서와 관련된 연구들을 모두 집대성해 효율적이고도 정확한 신개념 수소감지 센서의 대량생산을 위한 방법을 제시하고 있다”라며 “기존의 센서보다 더 정확한 감지가 가능한 센서의 대량생산이 가능할 수 있도록 후속 연구를 계속해서 진행할 것”이라고 말했다.