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탄소나노튜브 가스센서의 제조방법

전문가 제언: ○ 공기 중의 유해물질을 실시간으로 검출하는 기술은 생활환경, 노동환경을 쾌적하게 유지하기 위해 매우 중요하다. 가스센서는 대기, 환경 중의 유해물질과 오염물질을 감지하는 중요한 역할을 한다. 최근 새집증후군, 환경보존 등 주거환경이 사회문제로 되면서 가스센서에 요구되는 성능과 기능도 고도화되고 있다. 이러한 사회적 욕구를 충족시키기 위해서는 기존의 가스센서 재료를 대체할 수 있는 감도, 응답속도, 안정성 등이 우수한 특성을 가진 재료를 개발하는 것이 필수적이다.

○ 탄소나노튜브(CNT)는 부피에 비해 큰 비표면적을 가진 단일 성분 원소인 탄소 시트가 감겨서 튜브형태의 표면을 가진 물질로서, 가스가 흡착되면 전기적인 특성이 크게 달라지는 성질을 나타낸다. CNT의 전기저항은 특수 가스에 노출되면 예민하게 변하기 때문에 이러한 성질을 이용한 고감도 가스센서로의 응용이 기대된다.

○ 미국특허 2008/0142361 A1에서는 전극과 CNT 간의 접착성의 향상과 CNT의 적층구조를 개선함으로써 안정한 가스도 짧은 응답시간으로 신속하게 검출할 수 있는 고감도의 CNT 가스센서의 제조방법을 제공한다. 이 CNT 가스센서는 기질과 기질 위에 형성된 절연층, 절연층 위에 형성된 전극 및 가스의 검출부위를 위한 전극 간의 공간 중에 전극보다 높게 형성된 CNT 장벽으로 구성되어 있다. CNT 가스센서는 상온에서 가스검출이 가능하며, 가스센서 내의 CNT와 NH3 또는 NO2와 같은 유해한 가스가 반응할 때 전기전도도가 크게 변화하므로 감도와 응답속도가 매우 우수하다.

○ 현재 CNT를 이용한 가스센서의 개발연구는 활발하게 진행되고 있지만 아직까지는 실용화에 적합하고 저비용, 재현성, 신뢰성 및 대량생산성을 갖춘 제조기술이 확립되지 못하였다. 지금까지 CNT를 이용한 가스 검출기술은 CNT의 전기저항 변화를 이용하여 측정하는 방법이 주류이지만 이 방법은 노이즈 신호에 의해 정밀도가 떨어지고, 측정 가능한 가스의 종류가 제한되는 단점이 있다. 최근에는 CNT의 네트워크를 이용한 전기용량 변화에 의한 가스검출과 같은 다양한 기법이 검토되고 있다.

저자: Samsung Electronics Co., Ltd.
자료유형: 특허정보