누출된 수소가스에 즉시 반응하는 센서가 개발됐다.
수소는 석유, 화학, 철강 등 산업 전반에 걸쳐 필수적인 원료로 사용되고 있고 최근 수소연료전지가 개발됨에 따라 일상생활에서도 사용량이 매년 증가하고 있다.
하지만, 특유의 무색, 무취, 무미 성질과 공기 중 농도가 4% 이상만 되어도 쉽게 폭발하는 특성 때문에 안전성 확보를 위한 누출 검지 시스템의 사용이 필수적으로 요구되고 있다.
다만, 현재 사용되고 있는 수소누출감지 센서는 대부분이 디스플레이‧스피커 등 부가장치를 필요로 하고 작동을 위해 사용되는 전력이 오히려 점화원이 될 수 있다는 지적을 받아왔다.
이에 한국-중국 공동 연구진이 수소가스 유출 여부를 쉽게 판별할 수 있는 기술을 개발해 주목된다.
한국연구재단은 연세대학교 이태윤 교수와 중국 Fudan University 용펭 메이(Yongfeng Mei) 교수 연구팀이 수소가스에 반응하는 나노박막 기반 마이크로롤(Micro Roll)을 개발했다고 밝혔다.
둥글게 말려 있다가 수소가스에 반응하면 펴지는 나노박막 기반 마이크로롤 액츄에이터를 개발함으로써 가스 노출 시 수초 이내에 빛의 투과도가 50% 이상 달라져 센서가 즉시 반응할 수 있도록 했다.
그동안 전기적인 신호 대신 광학적인 신호를 사용하는 광학 방식의 수소 센서가 개발됐지만 육안으로 식별 가능한 수소 센서는 화학 반응을 기반으로 하기 때문에 반응 시간이 수분에서 수십분까지 소요되는 단점이 있었다.
하지만, 연구팀이 개발한 수소 센서는 전력 공급이 필요없는 무전원성과 폭발 위험이 없는 비폭발성은 물론 수초 이내에 반응하는 초고감응성 등의 특성을 나타내 상용화의 가능성이 매우 높은 것으로 평가되고 있다.
이태윤 교수는 “수소가스에 노출된 팔라듐의 화학적 및 기계적 변화를 모두 활용해 빠르고 높은 응답이 가능한 센서를 개발했다”라며 “정밀 수소 계측장비부터 단순한 수소 누출 경보 센서까지 다양하게 적용할 수 있어 수소를 사용하는 모든 분야에 걸쳐 파급효과가 클 것으로 예상하며 미래형 디스플레이에도 응용이 가능하다”고 강조했다.
연구진이 개발한 수소 센서는 상용화된다면 특히 무전원, 비폭발성, 초고감응성 등의 특성을 살려 폭발적으로 성장하고 있는 수소연료전지용 수요가 늘어날 것으로 예상된다. <강윤화 기자>