플라스틱산업 사출 / 압출 / 금형 /원료

ETRI, 그래핀 이용해 휘어지는 투명 가스센서 개발 
나노 연구 성과, 국제 저명지 논문 표지 장식

그래핀 히터가 적용된 가스분자 센서의 분자 흡탈착 모습

그래핀 히터가 집적된 그래핀 가스센서의 모식도 모습

ETRI, 고성능 가스센서-히터 융합소자 제작 성공
국내 연구진이 세계 최초로 가스센서와 히터를 하나의 그래핀 소자에 적용하고, 투명하고 휘어지는 특성을 강화해 향후 웨어러블 디스플레이에 적용될 가능성을 높였다.
ETRI(한국전자통신연구원)는 그래핀을 이용해 미세한 가스 측정이 가능하고, 투명하며 휠 수 있는 고성능 가스센서-히터 융합소자 제작에 성공했으며, 나노분야의 저명한 국제 학술지 ‘스몰(Small)’지 온라인에 등재되었고 뒷면표지 커버에 선정되었다고 밝혔다.
연필심의 재료인 흑연의 한 개 층을 말하는 그래핀은 탄소원자들이 벌집모양으로 배열된 얇은 막 형태의 나노소재(두께: 0.3㎚(나노)크기)로 우수한 전도성, 높은 투과도 및 우수한 유연성 등 다양한 특성을 가지고 있다.
연구진은 “이를 활용해 가스센서로 투명성과 유연함이 요구되는 창문이나 자동차의 앞 유리창, 유해 실험실에서 사용하는 실험용 보안경 등에 가스센서를 적용할 수 있게 됐다”고 설명했다.

디자인·크기 제한 없는 투명-유연 가스센서 상용화 길 터
가스센서는 측정하고자 하는 가스분자가 그래핀 표면에 흡착했을 때, 센서의 저항 변화로부터 가스의 유무를 측정할 수 있고, 가스센서의 재활용을 위해서는 센서 표면에 붙은 가스 분자들을 떼어내는 초기화가 필요하다.
기존에는 이를 위해 별도의 금속성 히터를 외부에 장착해 가스 분자들을 떼어냈으나, 금속성 히터는 소재 특성상 불투명하고 휘어지지 않으며 부피가 커서 유연한 투명 센서 적용에 한계를 보여 왔다.
이에 반해 고성능 가스센서-히터 융합소자는 그래핀 가스센서 뿐만이 아닌 그래핀 히터까지 한 곳에 접목시켜 센서 초기화과정 동안에도 투명하며 휠 수 있는 장점을 유지시킬 수 있다.
ETRI 그래핀소자창의연구센터 최춘기 센터장은 “본 연구의 성공으로 그래핀을 이용한 투명하며 유연한 고성능 가스 분자 센서의 상용화 가능성을 한 발 더 앞당긴 쾌거”라고 말했다.
아울러 연구진은 개발한 기술의 측정 성능 최적화를 위한 그래핀이 단일 원자층이면서 그 원자구조에 결함이 없는 그래핀임을 실험적으로 확인했다고 밝혔다. 뿐만 아니라 연구진은 최적화된 2㎝×2㎝ 크기의 그래핀 센서-히터 소자의 분자측정 및 초기화 전 과정이 수초 내에 이뤄지는 등 센싱 성능의 우수성도 확인했다고 설명했다. 
연구를 주도한 그래핀소자창의연구센터의 유영준 박사는 “이는 최근 각광받고 있는 스마트 윈도우에 접목될 다양한 기능 중 고성능 가스 분자 센서 기능을 원하는 위치와 크기 그리고 디자인으로 적용할 수 있는 나노 융합 기술”이라고 말했다.