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수소장치와 전지를 위한 금속산화물 수소, 산소와 CO 센서

전문가 제언: ○ 연료전지의 수소는 사회가 수소경제 쪽으로 이전하면서 새로운 기술과 일자리를 만들어 갈 것이다. 연료전지에서 수소 센서는 중요한 기술부분이며, 이는 연료전지자동차의 실용화의 중요 단계에 있다. 수소 센서의 연구방향은 전기적인 방법, 광학적인 방법 그리고 기타 전기화학적인 방법 등이 있다.

○ 가장 많은 센서로 산화물 반도체형 가스 센서와 가스 MOSFET이 있는데, 산화물 반도체형의 경우 센서의 오염과 가스 MOSFET의 경우는 절연체 내의 이온 드리프트 현상으로 안정된 신호를 얻는데 문제가 있다는 지적이 있다. 전기적으로는 Pt 또는 Pd와 같은 금속에 수소가 흡착하면 금속의 전기전도도가 변화하는 특성을 이용한 것인데, 전기적 방전에 의한 폭발의 위험성을 지적한다.

○ 광학적 방법은 수소에 노출된 부분에 빛만 보내면 되기 때문에 폭발 위험은 줄일 수 있으리라 보는데 아직 연구해야 할 내용이 많다. 프로톤 고체전해질을 이용한 전기화학식 수소 센서는 측정기기의 규모가 크고 비용이 많이 드는 단점이 있다는 지적이다. 이런 점에서 연료전지용 수소센서는 현재 본격적으로 연구개발 단계임을 알 수 있고, 국내기술도 그간의 센서 연구 저력을 이용하여 연구에 정진하고 있기 때문에 가시적 성과를 기대해 볼 수 있는 분야이다.

○ 본문에서 제시하고 있는 수소, 산소 및 CO의 검지를 목표로 하는 반도체 센서는 다양한 재료들이 나와 있다. 그런데 여러 종의 가스들이 혼합물로 존재할 때, 특정가스의 선택적 검출이 다른 가스의 간섭반응으로 용이하지 않은 것이 문제이다. 폭발의 견지에서 위험성을 내포한 수소는 반응성이 빨라서 비교적 검출이 용이한 점이, 수소에 한하여 비교적 쉬운 결과를 얻을 수 있는 점은 유리하다.

○ 반도체 센서 재료와 촉매의 선정은 가스검출의 선택성과 감도를 관건으로 한다. 아직까지도 반도체 센서의 연구가 지속적으로 진행되는 것은 그만큼 다양한 재료의 조합이, 목표하는 소기의 성과에 도달하는 것이 쉽게 해답을 주는 작업이 아니기 때문이다.

저자: Vladimir Aroutiounian
자료유형: 학술정보