유해 유기용매 감지 플렉시블 센서 제조 기술 개발
유해 유기용매 감지 플렉시블 센서 제조 기술 개발
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  • 승인 2015.03.18 11:44
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옷처럼 입고 다니는 유해물질 검출기로 활용 가능
우리대학 오준학(화공) 교수·이무열(박사과정) 씨, KAIST 김범준(생명) 교수 공동 연구팀이 유해한 유기용매를 감지할 수 있는 플렉시블 센서 제조 기술을 발표했다.
이 기술은 화학과 생물학에 이용되는 센서의 안정성과 정확성을 모두 획기적으로 개선시켜 재료과학 분야 세계적 학술지인 <Advanced Materials>의 표지논문으로 소개되면서 학계의 관심을 모았다.
유기반도체를 이용한 화학센서는 유연성이 좋고 가벼워 차세대 웨어러블 전자소자로서 경쟁적으로 연구돼온 분야이다. 센서로 만들 경우 필요한 종류에 따라 손쉽게 설계할 수 있는 장점이 있어 여러 종류의 유해물질 감지에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 기존의 센서는 특히 유기 반도체 층의 용매에 대한 안정성이 부족해 응용분야가 한정적이라는 단점을 갖고 있었다.
연구팀은 기존 유기반도체 소재로 사용되어온 물질 P3HT에 선상 고분자 사슬에서 특정 원자 간의 화학 결합 형성이 가능한 분자구조를 도입해 센서의 측정안정성을 크게 높였다. 이와 함께 반도체 표면에 특정 물질을 선택적으로 모을 수 있는 컨테이너 분자로 구성되도록 해 센서의 감응도와 선택도를 10배 이상 향상시켰다. 게다가 연구팀은 이렇게 만들어진 센서를 이용해 ‘새집증후군’의 주범으로 알려진 톨루엔과 인체 내에 흡수되면 치명적인 영향을 미치는 메탄올 등의 유해물질을 정확하게 검출하는데 성공했다.
이 센서는 기존의 설비로도 충분히 제조가 가능하다는 점에서 실용화 가능성도 크게 엿보인다. 특히 단기간만 사용할 수 있는 웨어러블 검출기로는 가까운 시일 내에도 개발이 가능할 것으로 전망된다. 모니터링용 스마트기기 개발은 물론 화학물질 누출 여부를 지속적으로 확인해야 하는 공장이나 연구소에서 활용될 것이라는 기대도 있다.
연구를 주도한 오준학 교수는 “이번 연구는 유기 반도체 기반 센서 실용화의 난제로 꼽히던 소자 안정성과 신뢰성을 향상시켰을 뿐 아니라 높은 감도와 선택도를 모두 구현할 수 있는 방법을 제시했다는 평가를 받고 있다”라며 “유기 전자소자의 실질적 응용 범위를 더욱 넓힌 연구”라고 의의를 밝혔다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프런티어사업 나노기반 소프트일렉트로닉스연구단 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.

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