한국과학기술연구원(원장 금동화, KIST) 에너지재료연구단 김일두 박사는 ‘이글루’모양의 초박막(20㎚ 이하) 나노구조를 손쉽게 제조하는 기술을 개발, 이를 고감도 가스센서에 적용하는데 성공했다.
속이 비어있는 반구형 초박막 구조는 일반 박막에 비해 표면적이 3.6배 이상 크고, 기체의 이동이 빠르게 일어나 센서의 감도와 반응속도가 탁월하다. 특히 ‘이글루’구조가 되면 하부기판과의 계면열화 현상이 거의 없어 반구의 바깥과 안쪽 면에서 가스반응이 극대화되는 장점이 있다.

기존에 개발된 박막센서들은 부피에 비해 표면적이 작고 외부 기체와의 반응이 2차원 표면에 국한돼 있어 고감도 센서를 제조하는데 어려움이 있었다. 또한 박막이 100㎚ 이하로 얇은 경우 하부전극과의 계면반응에 의해 박막 특성이 열화돼 센서 감도가 급격히 저하되는 것이 일반적이다.

이에 비해 이번에 개발한 센서는 유해환경가스인 질소산화물(NOx) 가스의 농도를 0-125 ppb로 변화시켜 센서를 측정한 결과, 8배의 저항변화가 관찰되어, 계면열화 현상이 없는 우수한 감지 특성을 보여줬다.

KIST 에너지재료연구단 김일두 박사는 “이 기술은 박막센서 분야의 원천기술로서 향후 대테러방지를 위한 군수용 센서, 자동차용 유해가스차단장치(AQS) 및 가전용 센서 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것”이라며 “태양전지, 연료전지, 이차전지, 촉매 등에도 광범위하게 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.