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초고속 수소 가스 검출 센서 개발됐다

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2017년 09월 26일 17:30 프린트하기

수소 기체 유출을 빠르게 탐지하는 기술이 개발됐다.

 

김일두 KAIST 신소재공학과 교수팀은 레지날드 페너 미국 UC어바인 화학과 교수와 함께 대기 중 1% 농도의 수소 가스를 상온에서 7초 이내에 검출할 수 있는 센서를 개발했다고 26일 밝혔다.

 

수소 가스는 작은 불꽃에도 폭발을 일으킬 수 있는 가연성 물질이다. 순수한 수소 가스가 대기에 노출될 경우 농도 4%가 넘어가면 폭발 위험성이 생긴다. 수소는 연소 뒤 남겨지는 부산물이 물(수증기) 뿐이라 친환경 차세대 에너지원으로 주목받고 있지만, 본격적으로 이용하기 위해서는 수소 가스 누출을 빠르게 검출해 위험을 예방하는 센서가 필요했다. 이 때문에 미국 에너지부는 2009년 대기 중 1% 농도 수소 가스를 60초 안에 감지할 수 있고, 또한 60초 이내에 폭발 가능성을 차단하는 기술 개발을 국가 과제로 공모하기도 했다. 

 

연구팀은 금속 유기구조체로 팔라듐 나노와이어를 코팅해 초고속 수소 가스 감지 소재를 만들었다. 팔라듐이 수소 가스에 잘 반응한다는 사실은 1960년대에 이미 알려졌지만 팔라듐이 수소 뿐만 아니라 산소에도 잘 반응하기 때문에 검출 센서 제작에 이용하기 어려웠다. 연구팀은 수소만 선택적으로 통과할 수 있는 금속 유기구조체를 만들었다. 이 구조체에는 지름 0.34㎚의 구멍이 뚫려있어 이보다 운동 지름이 큰 가스 입자는 거르고 운동 지름이 0.289㎚인 수소만 선택적으로 투과한다.

 

김 교수는 “이번에 개발한 초고속 센서는 수소 가스 누출로 인한 사고를 예방하는데 큰 도움을 줄 것”이라고 말했다. 

 

이 연구는 재료과학 분야 학술이 ‘ACS 나노’ 9월호 표지 논문에 선정됐다.

 

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