▲ 임보규 충북대 공업화학과 교수

충북대학교는 임보규 공업화학과 교수가 저항식 수소 센서와 시각적 색변환 수소 센서를 결합한 새로운 형태의 다중인지 수소 센서를 개발했다고 26일 밝혔다.

수소는 다른 가스보다 가벼워 매우 빠른 확산속도로 누출돼도 기존 센서로는 바로 감지하는 것이 매우 어렵다.

임 교수는 이를 해결하기 위해 저항식과 시각적 색변환 수소 센서를 결합한 필름형 다중인지 수소 센서를 개발해 수소가 샐 수 있는 곳을 포장하듯 감싸 수소 누출을 바로 감지할 수 있게 했다.

이 연구는 한국화학연구원 정서현 선임연구원팀과 공동으로 수행했으며, 교신저자로 국제저명학술지인 ACS Sensors(Impact Factor 8.9)에 'Large Area Printed Oxide Film Sensors Enabling Ultra-Sensitive and Dual Electrical/Colorimetric Detection of Hydrogen at Room Temperature(상온 구동 초고감도 색변환/저항식 다중인지 대면적 수소 센서)'라는 제목으로 지난 24일 온라인 게재됐다.

임 교수는 지난 5월 25일에도 관련 연구 결과를 Nano Energy(Impact Factor 17.6)에 'Highly sensitive and wrappable room temperature wireless gasochromic and chemiresistive dual-response H2 sensors using spray coating(스프레이 코팅을 이용한 고감도, 유연 필름 색변환/저항식 다중인지 상온 구동 수소센서)'라는 제목으로 발표했다.

이와 함께 임 교수는 클릭반응을 이용해 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube, SWNT) 필름을 단일층(single layer)으로 형성하는 새로운 방식을 제안해 높은 재현성(reliability)을 갖는 고성능 수소센서를 구현했다. 

기존에 알려진 방법으로 제작한 SWNT 필름은 하나의 필름 내에서도 SWNT의 밀도 차이가 발생하고, 일정하지 않은 다층(multilayer) 구조의 SWNT 필름이 형성돼 센서 특성이 낮고 제작된 센서 간의 성능 편차가 심해 재현성이 낮은 문제점을 갖고 있었다.

임 교수가 제안한 클릭반응을 이용한 SWNT 필름 제조방법으로 짧은 시간에 높은 밀도의 SWNT 단일층 형성이 가능해 높은 전기적 특성 구현이 가능하고, 센서 간의 높은 재현성을 확보할 수 있어 탄소나노튜브 기반의 전자소자 상용화에 한발 다가설 수 있는 발판을 마련했다. 이 연구 결과는 국제저명학술지인 Advanced Functional Materials(Impact Factor 19.0)에 지난 5월 2일 게재됐다.

임 교수는 "안전한 수소에너지 산업을 위해 고감도, 고신뢰성 수소감지가 가능한 원천기술을 응용해 현실적인 수소산업에 적용 가능한 수소센서 개발 연구에 힘쓰고 있다"고 말했다.