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페로브스카이트형 산화물을 이용한 고감도 NOx 센서개발

전문가 제언: ○ 환경보존을 위한 활동이 전 세계적으로 진행되고 있다. 자동차 분야는 내연기관의 개량에 따라서 직분엔진이나 디젤엔진이 승용차에 보급되고 있다. 이들 엔진은 고압축, 산소가 과잉된 상태에서 사용되기 때문에 종래 사용하던 삼원촉매가 유효한 기능을 하지 못하여 질소산화물(NOx)이 증가되는 문제를 가지고 있다.

○ 일반적으로 디젤엔진은 연소온도를 내리고 NOx를 감소시키면 부유입자상 물질(PM) 배출량이 많아지고, 완전연소를 위해 고온고압 연소로 하면 NOx가 증가한다. 따라서 연소기술 향상과 혁신적인 NOx 저감기술 확립이 중요한 과제가 되고 있다. NOx를 제거하기 위해서는 고온의 배기가스 환경에서 NOx 농도를 정확히 측정하여 실시간으로 전달할 수 있는 NOx 센서가 필요하다.

○ 지금까지 산화물 반도체를 이용한 저항식, NO 가스를 분해하여 산소전류를 측정하는 전류 측정식, 평형전압 측정식과 산화물 전극을 이용한 혼합 전위방식과 같은 다양한 종류의 NOx 센서가 연구되었다. 이 문헌은 La계 페로브스카이트형 산화물의 NO 직접 분해활성을 센싱에 응용하는 것이다. 산소이온 전도체인 안정화지르코니아(YSZ)를 구성 재료로 하고 검지극에 La계 페로브스카이트형 산화물, 대극에 Pt을 이용한 것이다. 이 구조의 소자를 이용하여 전위인가 시에 응답 전류치를 신호로 하는 전류 검출형 센서 개발에 대한 연구내용을 설명하고 있다.

○ 각종 센서는 미국, 일본 등 선진국이 핵심기술을 가지고 있으며, 일본은 많은 시장을 가지고 있다. 특히 세라믹 재료 센서분야에서는 독보적인 위치를 차지하고 있다. 국내의 경우 학계나 연구소에서 활발한 연구를 진행하고 있으나 산업화는 활성화 되지 못하고 있는 실정이다.

○ 센서의 상업화에 성공하지 못하는 원인은 오랜 기간에 거친 기술축적이 미흡한 것이 원인이라고 생각된다. 센서의 재료에 개발 및 제조공정에 대한 연구가 계속되어야 한다. 특히 가스센서는 단품보다도 시스템 기술과 접목되는 분야에서 부가가치가 높아 이에 대한 개발도 요구된다.

저자: Tato Ueda
자료유형: 학술정보