KAIST, 나노촉매-금속산화물 기반 황화수소 가스 센서 개발

기존 가스 센서 대비 비용↓ 안정성↑…응용분야 다양

저온 엑솔루션 현상을 통해 이리듐 나노입자 촉매가 텅스텐 산화물 표면에서 형성되는 과정(사진제공:KAIST) /© 뉴스1

KAIST는 신소재공학과 김일두 교수·정우철 교수 연구팀이 △POSTECH 한정우 교수팀 △GIST 김봉중 교수팀과의 공동연구를 통해 단 한번의 열처리로 황화수소 기체만 선택적으로 감지하는 고 안정성 센서(감지기)를 개발했다고 24일 밝혔다.

나노입자 촉매를 금속산화물에 형성하기 위한 기존 방식들은 진공을 요구하거나 여러 단계의 공정이 필요하다.

때문에 시간과 비용이 많이 들뿐더러 촉매가 쉽게 손실되고 열에 불안정하다는 문제가 발생한다.

공동연구진은 금속 및 금속산화물 고용체를 가열해 성분을 분리하고, 이를 통해 실시간으로 금속 나노 입자 촉매를 금속산화물 표면에 균일하면서도 강하게 결착시키는 저온 엑솔루션(Ex-solution) 기술을 새롭게 개발했다.

이 기술은 열처리만으로 금속이 도핑된 금속산화물에 다양한 상변화를 일으켜, 손쉽게 나노입자 촉매들을 금속산화물 표면에 형성시키는 새로운 기술이다.

공동 연구진은 저온 엑솔루션 기술을 기반으로 합성된 재료를 활용해 악취의 근원이 되는 황화수소 기체만 선택적으로 감지할 수 있으면서 기존 가스 센서보다 훨씬 안정성이 향상된 가스 센서를 개발하는데 성공했다.

KAIST 신소재공학과 김준규 박사과정, 김일두 교수, 정우철 교수(왼쪽부터). /© 뉴스1

연구팀이 개발한 저온 엑솔루션 기술은 우리 생활에서 쉽게 접할 수 있는 구취 진단기에 응용이 가능할 뿐만 아니라 산화 촉매 등 다양한 나노입자 촉매가 활용되는 물리화학 촉매 개발에 쉽게 활용할 수 있다.  

이번 연구를 주도한 김일두 교수는 "새로 개발한 저온 엑솔루션 공정은 고성능·고 안정성 나노촉매 합성을 위한 핵심적 기술로 자리를 잡을 것ˮ이라면서 "연구에서 발견한 구동력과 응용 방법을 활용하면, 다양한 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다ˮ 고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 재료 분야의 권위 학술지인 `어드밴스드 머터리얼즈' 10월 온라인판에 실렸으며, 국내·외 특허 출원을 신청할 예정이다 
 
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