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세라믹 전극에 의한 새로운 센서 디바이스 구축

전문가 제언: ○ 환경계측용 센서 디바이스는 화학센서 영역에서도 중요한 분야의 하나이며, 여러 가지 환경문제와 관련하여 센서의 고성능화가 점차 중요시되고 있다. 세라믹스는 센서 재료로 가장 많이 사용되고 있다. 이는 세라믹스가 신뢰성 있는 재료이며, 여러 가지 특성이 조성 이외에도 제조공정이나 미세구조 변화에 의해 조절이 가능하기 때문이다. 센서 디바이스용 세라믹 기능 전극재료는 페로브스카이트형 산화물, 파이로클로어(pyrochlore)형 산화물, 금속 황화물 등이 있다.

○ 화학센서는 화학적인 상호반응을 이용하며 센서소자가 소형이고 저렴하지만 선택성, 감도, 안정성 등에서 물리센서에 비하여 열세이다. 현재 사용되는 고체전해질의 센서에는 안정화 지르코니아(YSZ), Na--알루미나, NASICON이 많이 이용된다. 이들 고체전해질 합성은 1200℃ 이상의 고온이 필요한 경우가 많다. 따라서 비교적 저렴하고 전기로 사용이 가능한 1000℃ 이하의 NASICON 합성이 연구되고 있다.

○ 이 문헌은 전기화학 센서 디바이스의 전극, 전극촉매 재료로써 세라믹 재료 개발에 대한 연구결과를 설명하고 있다. 여기서는 페로브스카이트형 산화물, 금속 황화물 등의 전극재료 및 몇 가지 고체전해질의 습식합성법을 소개한다. 또한 합성한 세라믹 재료를 이용한 NOx, CO2, SOx 등의 환경가스 센서 및 인산수소이온 등의 환경이온 센서 응용에 대하여 설명한다.

○ 센서기술은 일본이 앞서 있다. 특히 이 문헌 필자인 Y. Shimizu는 세라믹 센서 재료에 대하여 많은 연구실적을 가지고 있으며, 현재 국내의 대학과 공동연구를 실시하고 있는 중이다. 국내에서도 센서관련 연구가 활발히 추진되고 있는데, 이는 우리나라의 전자관련 기술과 어울리는 분야라고 판단된다. 향후 새로운 재료 개발, 설계기술의 진전이 기대되며 국가 주도의 체계적인 연구가 필요하다고 생각된다.

저자: Younichi Shimizu
자료유형: 학술정보