KAIST 김일두 교수, 극미량 톨루엔 검출하는 초고감도 센서 개발
이번에 개발된 톨루엔 감지센서의 모식도.사진제공=한국과학기술원(KAIST)
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 극소량의 새집증후군 유발물질을 잡아내는 센서가 국내연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김일두 교수팀은 새집증후군·새차증후군을 유발하는 유해가스 ‘톨루엔’을 극미량의 농도에서도 검출할 수 있는 초고감도 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.
톨루엔은 유독·휘발성 유기화합물로 중추신경계와 호흡기관에 이상을 유발해 두통을 유발하고 장기간 노출될 경우 사망에 이를 수 있다.
특히 공기 중 농도가 기준 수치를 넘어가면(정부 권고기준 약 244ppb) 새집증후군, 새차증후군 등을 유발한다.
그러나 톨루엔 정밀 분석을 위해선 고가의 설비가 필요하며 현재까지 개발된 반도체식 휴대용 톨루엔 센서들은 극미량의 톨루엔은 검출할 수 없다는 한계가 있다.
연구팀은 금속유기구조체를 3nm 크기의 팔라듐 촉매와 결합시켜 복합 촉매로 활용했으며 이를 나노섬유소재에 붙였다.
복합 촉매는 다공성 금속산화물 나노섬유에 결착된 구조로 나노섬유 표면에서 형성되는 비균일 접합 구조와 나노 촉매의 시너지 효과로 인해 초고감도의 톨루엔 감지특성을 보였다.
연구팀이 개발한 센서는 100ppb 수준의 극미량 톨루엔 가스에도 4배 이상의 탁월한 감도 변화를 보였다.
금속유기구조체 기반의 이종 촉매가 결합된 나노섬유 감지소재는 실내외 공기 질 측정기, 환경 유해가스 검출기, 호흡기반 질병진단 센서 등 다양한 분야에서 활용 가능하다.
이를 기반으로 나노입자의 촉매 또는 금속유기구조체의 종류만 바꾸면 특정가스에 선택적으로 반응하는 고성능 소재로 합성할 수 있어 다양한 센서에 응용할 수 있다.
김일두 교수는 “다종 감지 소재를 활용해 수많은 유해가스를 보다 정확히 감지할 수 있는 초고성능 감지소재로 적용 가능하다”며 “대기 환경 속의 유해 기체들을 손쉽게 검출해 각종 질환의 예방이 가능하고 지속적인 건강 관리에 큰 도움을 줄 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 화학분야 권위지 ‘미국화학회지(JACS : Journal of the American Chemical Society)’ 10월자 온라인 판에 게재됐다.
KAIST 김일두 교수