본문 바로가기

유해물질 검출, 색 변화로 알기 쉬워진다

육안으로 환경모니터링이 가능한 무전원 기기 개발 기대

유해물질 검출, 색 변화로 알기 쉬워진다
Nanoscale easy tear process의 개념도


[산업일보]
일상 속에서 누구나 색 변화를 통해 유해물질 여부를 간편하게 확인할 수 있는 기술이 개발됐다. 박정열 교수(서강대학교), 김태성 교수(울산과학기술원) 공동 연구팀이 고속 응답하는 색변화 기반 무전원 휘발성 유기화합물 검지 센서를 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다.

토양, 담수, 대기 등 어디서나 쉽게 발견되는 휘발성 유기화합물은 악취 및 오존을 발생시킬 뿐만 아니라 신경계 장애를 유발하는 발암물질이다. 이를 측정할 수 있는 기체크로마토그래피 질량‧분석기나 광 이온화 검출기 등의 장비는 규모가 크고 전원을 필요로 하므로 현장 분석에서 사용하기에 불편함이 있다.

자연모사 기술 중 하나인 광결정을 이용해 휴대할 수 있는 무전원 센서를 개발하려는 시도들이 있었지만, 반응 속도가 느리고 감도가 낮아서 기체 상태의 유해물질을 검지할 수 없는 한계가 있었다.

연구팀은 일회용 커피 포장의 이지-컷(Easy cut) 기술에서 영감을 얻어, 센서의 반응을 저해하는 잔류물질이 쉽게 떨어져 나가는 나노 규모에서의 이지-컷 공정(Nanoscale easy tear, NET)을 고안해냈다.

이 연구에서는 휘발성 유기화합물과 반응해 팽윤하는 실리콘 물질(PDMS)을 활용한다. 나노규모의 이지-컷 공정(NET)을 통해 실리콘에 기계적 전단응력을 가했을 때 커피 봉지의 봉제선처럼 광결정구조와 잔여 실리콘 물질을 깔끔하게 떨어뜨릴 수 있음을 이론적/실험적으로 규명했다.

이를 통해 광결정-실리콘 복합구조가 직접적으로 유해물질에 노출돼 반응속도와 민감도가 획기적으로 개선된다. 실리콘이 유해물질에 의해 팽윤함에 따라 결정구조 간격이 변하면서 센서의 색이 변하게 된다.

연구팀은 나아가 유해물질 검지용 센서 이외에 지능형 하이드로젤 기반의 광결정 습도센서를 제작해 NET 공정으로 다양한 광결정 화학센서의 개발 및 성능 향상이 가능함을 확인했다.

박정열 교수는 “색 변화로 수 초 이내에 기체 상태의 유해물질을 검지할 수 있어 누구나 쉽게 육안으로 환경을 모니터링을 할 수 있을 것”이라며 “나아가 다양한 지능형 하이드로젤을 활용해 광결정 기반의 복합형 센서를 개발함으로써, 여러 환경오염원의 동시 검출이 가능하다”라고 연구의 의의를 설명했다.

박 교수는 “이 기술이 실용화 된다면 VOCs를 실시간으로 손쉽게 현장에서 즉석으로 색변화를 통해 검출할 수 있는 저가용 환경 센서로 자리매김 할 수 있으며, 스마트폰, CCTV, 및 IoT, Big Data와 같은 연계 기술을 통해 빠르게 위험을 감지하고 이를 전파할 수 있다”고 언급했다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

이 기자의 다른기사 보기 >

0 / 1000

산소통 트위터 산소통 facebook

산업인과 소통하는 산업전문미디어

산업인과 소통하는
산업전문미디어

  • [카드뉴스] 스마트팩토리, 4차 산업혁명의 근간으로 우뚝

동영상뉴스 전체보기 +

주소 : 08217 서울시 구로구 경인로 53길 15, 업무A동 7층 | TEL : 1588-0914 | 정기간행등록번호 서울 아 00317 | 등록일자 2007년 1월29일

발행인 · 편집인 : 김영환 | 사업자번호 : 113-81-39299 | 통신판매 : 서울 구로-1499

로고

로고

대통령표창

산업일보의 사전동의 없이 뉴스 및 컨텐츠를 무단 사용할 경우 저작권법과 관련 법적 제재를 받을 수 있습니다. COPYRIGHT© SINCE 1991 DAARA ALL RIGHT RESERVED

대통령표창

산업일보의 사전동의 없이 뉴스 및 컨텐츠를 무단 사용할 경우
저작권법과 관련 법적 제재를 받을 수 있습니다.

COPYRIGHT© SINCE 1991 DAARA ALL RIGHT RESERVED