유 준 부_ 강원대학교 전자정보통신공학부 외래교수 

전 진 영_ 강원대학교 전자정보통신공학부 박사과정 

변 형 기_ 강원대학교 전자정보통신공학부 교수 

1. 서론 

센서는 외부환경의 변화에 따라 물리적 변화를 전기신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 장치로 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각과 같은 인간의 오감과 비교할 수 있다. 그 중 가스센서는 후각기능을 대신할 수 있는 센서이다. 일본 규슈대학의 세이야마(Seyama)교수는 1960년대 산화아연(ZnO) 박막이 프로판 가스에 노출 되었을 때 저항의 변화가 발생하는 것을 확인하였다. 그 센서는 485℃ 까지 가열해야만 동작을 하였고, 유사한 가스뿐만 아니라 여러 종류의 가스에도 반응하였다. 센서를 저온에서 동작하고 가스에 대한 선택성을 부여하기 위해 백금, 팔라듐 등의 귀금속 물질을 첨가하는 연구가 그 후 진행 되어왔다. 더 나아가 현재 화학 센서는 센서의 감도와 선택성 개선을 위해 감지물질을 나노 크기로 합성, 또는 증착하는 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 다양한 환경에서 하나의 탐지를 위한 목적 가스를 단 하나의 센서로 검지하려는 노력은 복잡한 환경에서 존재하는 목적 가스를 단일 센서로 선택적으로 검지하기가 매우 어렵고 다양한 환경으로 인한 방해 가스들의 반응으로 센서 응답이 오버크로스(overcross)하는 현상이 나타나므로 단일 가스센서를 이용한 가스 검지의 활용은 매우 제한적이다. 이를 개선하기 위한 연구로 1980년대에 영국의 Gardner, Persaud, Dodd 등에 의하여 포유류의 후각기관에 대비되는 모방장치로 3개의 금속산화물 센서를 어레이로 구성하여 냄새를 구별할 수 있는 시스템을 구성하여 전자코(Electronic nose)의 개념을 제시하게 되었다. 

최근 전자재료 및 컴퓨터 공학의 발전에 힘입어 인간의 후각을 모방한 기술이 가스센서 어레이(Array) 및 전자 장치 등의 하드웨어와 이들을 제어하고, 특히 인공지능연구와 맞물린 센서 시스템으로 확장되어 최종적으로 감지된 냄새/가스의 종류를 구별 할 수 있는 다양한 AI 소프트웨어를 장착한 지능형 시스템으로 발전하여 개발되어지고 있다. 그림1은 포유류의 후각기능과 전자코를 도식으로 비교할 수 있다. 전자코는 1980년대 후반부터 유럽을 중심으로 2000년대 초반까지 주로 측정기 또는 계측장치로 음식의 맛과 냄새 테스트, 공장의 배출가스 감시, 유해성분 분류, 폭발물 검사 등 주로 식품 및 환경 부분에 다양하게 사용돼왔다. 이러한 전자코 시스템은 현재 발전된 센서기술을 기반으로 자동차 관련 분야 및 호기를 이용한 의료용 질병 조기진단 시스템으로 사용이 다양화됐다. 

자세한 내용은 본지 8월호에서 확인하실 수 있습니다.