[대학저널 황혜원 기자] 숭실대학교(총장 장범식) 전자정보공학부 이호진 교수팀이 무선 와이파이로 작동하는 가스 센서를 개발했다.
23일 숭실대에 따르면 이 교수팀의 이원우 박사과정생, 박희주 석사과정생은 한양대 김도환 교수 연구팀과 함께 ‘에너지 수확 메타물질을 기반으로 한 무선 전력 휘발성 유기 화합물 가스 감지센서’ 논문을 발표했다.
현재 메탈물질은 투명망토, 고해상도 홀로그램, 고성능 렌즈, 효율적인 소형 안테나, 초민감 감지지 등의 분야에서 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 이 가운데 화학가스 센서 연구는 높은 민감도와 빠른 응답속도, 실시간 감지 특성 등으로 각광을 받고 있다. 하지만 지금까지 개발된 기술은 무겁고 복잡한 측정 장비가 필요해 공간적 한계를 갖고 있었다.
이에 공동연구팀은 무선 와이파이 신호로 RF 전력을 수확함으로써 센서가 휘발성 유기화합물 가스와 접촉 시 나타나는 에너지 수확량 차이를 나타내도록 해 가스의 종류를 식별할 수 있는 센서 기술을 개발했다.
가스 노출 시에 나타나는 공진주파수의 이동 및 진폭 변화를 확인하려면 투과 스펙트럼을 직접 측정해야한다는 기존의 문제점을 보완하기 위해 2.4 GHz 와이파이 신호를 전력원으로 활용해 센서를 무선으로 수확할 수 있도록 했다.
또한 노출되는 휘발성 유기화합물 가스에 따라 나타나는 상이한 출력 전압 차이를 통해 가스 종류를 식별할 수 있는 시스템을 고안했다. 이온성 고분자 전해질을 이용해 넓은 농도 범위 내에서 휘발성 유기화합물을 안정적으로 감지할 수 있도록 했다.
이렇게 개발된 무선 가스 센서는 일반 휴대폰의 모바일 핫스팟을 전력원으로 사용할 수 있다. 연구팀은 실험을 통해 ‘음주 측정기’ 활용에 성공했다. 센서에 숨을 불면 발광다이오드의 밝기 변화를 관찰함으로써 언제 어디서든 음주 여부를 간단하게 확인할 수 있는 것이다.
논문의 제1저자인 이원우 박사과정생과, 박희주 석사과정생은 “에너지 수확 메타물질 기반의 가스 센서 기술은 감지 안정성과 내구성이 높기 때문에 화학 산업, 식품 가공, 자동차, 환경 감지 등 유해 가스 감지가 필수적인 산업체 전반에 광범위하게 응용될 것”이라며 “앞으로 남은 연구 기간 동안 메타물질 기술과 관련된 보다 다양하고 깊이 있는 연구를 수행할 계획이다”고 전했다.
한편 이번 논문은 전자공학 분야 국제학술지 ‘Advanced Electronic Materials’(피인용지수 6.593) 3월호에 게재됐다.
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