아주대학교(총장 김동연) 서형탁(에너지시스템학과·신소재공학과) 교수팀이 ‘수소착색센서’를 개발하는 데 성공했다.

수소는 에너지 연료원으로 자동차, 전기생산 분야 등 산업전반에 활용 영역을 확장하고 있지만 안정성 문제가 항상 제기되어 왔다. 수소는 무색, 무취에다 가벼워 누설의 위험성이 높고 공기 중 농도가 4%만 되어도 점화원만 있으면 폭발할 수 있기 때문이다. 그래서 수소 누출 시 효과적으로 검지할 수 있는 센서 기술이 국내외적으로 활발히 연구되어 왔다.

서 교수팀의 수소착색센서는 미 항공우주국(NASA) 등의 해외연구기관이 개발한 수소 검지 센서에 비해 검출 반응과 속도에 있어 월등하고, 제조단가에서도 경쟁력이 있다.

수소착색센서는 촉매물질을 이용해 수소분자를 수소원자로 분리하고 이를 나노 크기의 구멍들이 있는 산화물 박막에 확산시킨다. 이 과정에서 수소와 산화물 원자간 결합에 의해 국부적 플라즈모닉스 현상이 일어나 색상이 변하게 되는 것이다. 플라즈모닉스는 빛이 금속 및 반도체 표면의 자유전자와 상호작용해 빛 에너지가 표면파 에너지로 바뀌는 현상을 이용한 새로운 나노광학 분야의 기술이다.

수소착색센서는 모든 농도에서 수소 검지가 가능하고 3초 이내에 색상이 변하면서 수소의 유무를 육안으로 판별할 수 있다. 상온에서 제작이 가능하고, 플라스틱, 종이 등 다양한 모양과 재질에도 부착이 가능하다. 뿐만 아니라 센서가 수소 노출될 경우 전류가 급격히 증가하는 저항변화를 유도할 수 있어 수소연료전지 자동차를 비롯한 수소 산업 전반의 안전 및 제어에도 활용이 가능하다. 서 교수팀의 수소착색센서는 다양한 용도에 대응할 수 있도록 소재 및 공정 및 신뢰성과 관련된 원천기술도 이미 특허 등을 확보해 놓은 상태여서 상용화에 매우 근접해 있다.

서 교수는 "세계 최고의 수소검지 센서를 국내 원천기술로 확보했다는 데 의의가 있다"며 2020년경 도래할 것으로 예상되는 수소연료전지 자동차 시장의 국제 안전 기술 표준화에도 도전하고자 상용화 기술 개발에 박차를 가하고 있다"고 말했다.

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