전북대 연구팀, 초고감도 암모니아 가스센서 개발…국제학술지 게재

[전주=뉴시스] 윤난슬 기자 = 전북대학교는 전자정보공학부 서은지 석사(지도교수 김기현)가 개발한 초고감도 암모니아(NH₃) 가스센서 연구가 센서 분야 국제학술지 ACS Sensors에 게재됐다고 16일 밝혔다.

연구팀은 실리콘 기반 p-n 접합 다이오드 구조에 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 금(Au) 나노입자, 산화아연(ZnO)을 결합한 이종접합 구조를 적용해 고감도·저전력 암모니아 가스센서를 개발했다.

개발된 센서는 상온에서 30ppm 농도의 암모니아에 대해 1128%의 높은 감응 특성을 보였으며, 69ppb 수준의 초저농도까지 검출할 수 있는 성능을 확인했다. 높은 습도 환경에서도 안정적인 검출 특성을 유지해 실환경 적용 가능성도 입증했다.

연구팀은 또 TCAD(Technology Computer-Aided Design) 시뮬레이션을 통해 산화아연과 탄소나노튜브 계면에서의 전하 이동과 에너지 장벽 변화가 감도 향상의 핵심 원리임을 규명했다.

전북대는 이번 기술이 저전력 구동과 반도체 공정 기반 제작이 가능해 차세대 센서반도체 산업은 물론 축산악취 관리, 스마트 축사, 환경 모니터링, 산업안전, 사물인터넷(IoT) 환경센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대했다.

김기현 교수는 "나노소재와 반도체 소자, 센서 시스템 기술을 융합해 세계 최고 수준의 암모니아 검출 성능을 구현했다"며 "축산악취와 환경관리, 산업안전 분야에 적용 가능한 스마트 센서 기술로 발전시켜 지역 센서반도체 산업 경쟁력 강화에 기여하겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구사업과 정보통신기획평가원(IITP) 지역지능화혁신인재양성사업, 4단계 BK21 사업, 글로컬대학30 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

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