나노기술 전자부품연구원, 가연성 나노가스센서 개발 종전의 단점 극복, 저온 도핑법 적용, 나노급 입자 제어하는 저온에서 제작 세계시장 3억불 규모, 양산시 연간 88억원 수입 대체 효과 기대 전자부품연구원(원장 김춘호, www.keti.re.kr)은 지난 8월 6일 ‘가연성 나노가스센서’를 개발했다고 밝혔다. 최근 나노 분말 기술에 대한 관심과 요구가 급증되고 있는 요즘, 10∼20 nm 크기의 나노급 산화 주석 분말을 적용하여 가스 센서를 개발했다. 이 제품은 산업자원부에서 주관하고 있는 산업기반기술개발 차세대 신기술개발사업 중 하나인 고기능 나노복합재 개발 사업의 일환(과제책임자 : 한정인 센터장)으로 개발된 것이다. 이러한 나노급 분말을 제품에 적용할 경우 입자 성장 및 뭉침 방지를 위해 공정 온도를 300℃ 이하의 저온으로 유지해야 한다. 그러나 기존의 가스 센서 제작 공정에서는 염화 주석, 염화 백금 및 염화 팔라듐이 공정에 포함되어 염소 제거를 위한 복잡한 장치가 필요하였다. 따라서 환경 오염 및 위험성이 항상 내포되어 있으며, 무엇보다도 염소가 제거될 수 있는 온도인 680℃ 이상의 고온 열처리 공정을 수차례 해야 하는 번거로움이 있었다. 이러한 고온 공정을 나노 분말에 적용할 경우 입자가 수 배 이상 성장하여 센서의 성능을 저하, 적용이 불가능하다. 그러나 본 제품은 이러한 단점을 극복하고 공정에서 염소기를 배제한 저온 촉매 도핑법(Low temperature composite catalyst doping, LTC2D)을 개발하여 적용, 나노급 입자의 크기를 제어할 수 있는 온도인 300℃ 이하의 저온에서 센서를 제작하여 안정성을 기하였고, 공정 단계를 단축하여 저가격화를 최대한 실현하였다. 현재 이 분야에서는 일본의 Figaro 센서가 최고 기술 수준(R3500/R1000=0.55)을 보유하고 있으나, 본 가스 센서는 성능이 Figaro에 견줄 수 있을 만큼의 우수한 성능(R3500/R1000=0.57)을 나타내었다. 연구팀에 의하면 “가스 폭발 안전에 대한 필요성이 급증하고 있는 현재 세계 연간 가스 센서 시장은 연간 약 3억불에 이를 것으로 추산되며, 본 가스센서가 양산될 경우 약 88억원의 수입대체 효과가 기대된다. 이번 개발된 가스센서는 현재 1단계 개발을 완료하였고 2단계부터는 참여 기업을 발굴하여 향후 생산기술 및 양산화 작업을 추진할 예정이다. 또한 본 기술을 적용하여 오존 등 환경용 가스센서로 확대 적용할 예정이다.”라고 밝혔다. 문의)031-610-4245 李大秀 기자 공정온도별 입자 표면적 변화량 Pt acetylacetonate의 DT-TGA 결과 나노 SnO2 및 가스 감지 물질의 HRTEM 관찰 (a) 도핑 전 (b) 도핑 후 제작된 나노가스센서 Pd-Pt 농도비에 따른 가스감지 특성 열처리 온도에 따른 가스감지 특성 KETI 센서와 Figaro 센서의 특성 비교 나노감지물질을 이용한 나노가스센서 제작 및 가스감지 특성 평가