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POSTECH 백창기 교수 연구팀, 고감도 경량화 불산 검출 센서 개발

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 IT융합공학과 · 전자전기공학과 백창기 교수, 전자전기공학과 박사과정 곽현탁 씨 연구팀이 매우 적은 양의 불소 화합물도 검출할 수 있는 고감도 · 초경량 센서를 개발하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.


▲ 연구 관련 이미지 (C) 포스텍

이번 연구는 센서 분야에서 세계적으로 영향력이 높은 학술지 ‘센서와 작동기 B: 화학(Sensors and Actuators B: Chemical)’ 온라인판에 최근 게재되었다.

POSTECH에 따르면 현재 우리나라에서 사용되고 있는 불산 감지 센서는 크기가 매우 크고, 제작 기술 대부분 해외에 의존하고 있어 산업현장마다 센서를 설치하기 어렵다. 연구팀은 이번 연구를 통해 크기가 작고 가벼우면서도 아주 적은 양의 불산도 감지할 수 있는 센서를 제작하고자 했다.

연구팀은 센서의 부피와 무게를 줄이기 위해 10 나노미터(nm) 두께의 실리콘 나노시트를 사용했으며, 반응성이 높은 불화 란탄(Lanthanum Fluoride)을 불소 감지막으로 활용했다. 또, 트랜지스터로 불산의 농도를 전기적 신호로 변환시킴으로써 아주 적은 양의 불산도 빠르고 정확하게 감지하는 초경량 · 고감도 불산 센서를 제작하는 데 성공했다.


▲ 연구 관련 이미지 (C) 포스텍

연구 결과, 대기나 수중에서 불산 가스와 용액을 선택적으로 검출하는 데 성공했다. 기존 센서와 비교했을 때, 연구팀의 센서는 가스 형태의 불산을 약 3.3배, 용액 상태의 불산을 약 390배 더 잘 감지했으며, 실시간으로 주입되는 불산의 농도를 오차율 5% 이내로 검출하는 데 성공했다. 또한, 연구팀이 개발한 센서를 활용한 모바일 센서 시스템을 구축함으로써 차세대 불산 검출 센서로서의 활용 가능성도 확인했다.

이번 연구를 주도한 백창기 교수는 “실리콘 반도체 공정기술을 활용하여 기존 상용화학센서 대비 초소형, 저비용으로 제작할 수 있다”며, “다양한 유해 화학가스를 검출하는 모바일 시스템을 개발해 우리나라 자체 기술을 적용한 안전 솔루션을 제공하는 것이 목표”라는 포부를 전했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부의 ICT명품인재양성사업과 대중소기업농어업협력재단의 지원으로 진행됐다.

박영재 기자

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

POSTECH Professor Baek Chang-gi's research team develops a highly sensitive and lightweight hydrofluoric acid detection sensor

POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Moo-Hwan Kim) announced that the research team of IT Convergence Engineering, Electronic and Electrical Engineering Professor Baek Chang-ki and Ph.D. announced on the 19th.

This research was recently published in the online edition of ‘Sensors and Actuators B: Chemical’, an academic journal with high global influence in the field of sensors.

According to POSTECH, the size of the hydrofluoric acid sensor currently used in Korea is very large, and most of the manufacturing technology is dependent on overseas, making it difficult to install the sensor at each industrial site. Through this research, the research team wanted to create a sensor that is small in size and lightweight and can detect even a very small amount of hydrofluoric acid.

The research team used a 10 nanometer (nm) thick silicon nanosheet to reduce the volume and weight of the sensor, and used highly reactive lanthanum fluoride as a fluorine sensing film. In addition, by converting the concentration of hydrofluoric acid into an electrical signal with a transistor, they succeeded in manufacturing an ultra-light and highly sensitive hydrofluoric acid sensor that quickly and accurately detects even a very small amount of hydrofluoric acid.

As a result of the study, they succeeded in selectively detecting hydrofluoric acid gas and solution in air or water. Compared to existing sensors, the research team's sensor detected gaseous hydrofluoric acid about 3.3 times and solution hydrofluoric acid about 390 times better, and succeeded in detecting the concentration of hydrofluoric acid injected in real time with an error rate of less than 5%. . In addition, by building a mobile sensor system using the sensor developed by the research team, the possibility of using it as a next-generation hydrofluoric acid detection sensor was confirmed.

Professor Baek Chang-gi, who led this research, said, "Using silicon semiconductor process technology, it can be manufactured in a smaller size and at a lower cost than existing commercial chemical sensors." Our goal is to provide,” he said.

Meanwhile, this research was carried out with the support of the Ministry of Science and ICT's ICT talent development project and the Small and Medium Business Agriculture and Fisheries Cooperation Foundation.