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볼 SAW센서를 이용한 가스에 포함된 미량수분 측정

전문가 제언: ○ 저자는 구면표면을 전파하는 표면파가 자연적으로 좁은 평행 빔을 형성해서 다중주회(multi circulation)하는 경우를 발견했다. 이것을 이용해서 볼(ball) SAW(Surface Acoustic Wave)센서를 고안했으며 이 센서는 평면기판 위의 표면파센서보다 감도가 높아서 감응박막이 얇게 되고 응답속도가 향상되었다. 볼 SAW센서는 수소가스센서 중에서 제일 넓은 검출농도영역을 갖는다. 반도체와 OLED 제조 등에서 필요한 소형, 고속, 고감도의 미량수분계 센서로서 기대된다.

○ 볼 SAW센서는 일본 동북대학이 중심이 되어 2000년경부터 일본 내에서 주로 연구가 수행되고 있다. 볼 SAW 감응박막을 바꾸면 여러 종류의 가스에 대응이 되며 미세가공에 의한 금속성가스 분리특성과 합친 휴대형 가스크로마토그래피의 개발에도 적용 가능하다. 수소충전소용 유량조절밸브의 누출 검지센서로서 현장테스트가 진행되고 있다. 앞으로 실용적인 미량수분센서, 수소센서, 웨어러블(wearable) 환경계측기로 상업적 용도에 적용하기 위한 신뢰성 확보가 필수적이다.

○ 세계적으로 SAW를 응용한 센서 연구는 활발하게 추진되고 있다. 일본의 동북대학교와 Toppan 인쇄는 졸-겔 방법으로 제작된 SiOx박막이 코팅된 SAW센서로 17nmol/mol의 미량습기를 측정하고 측정한계를 0.2nmol/mol로 발표했다. 캐나다의 MEMS 연구소에서 AlN/Si SAW센서를 사용해서 SU-8(photo resist)박막의 부착력 평가를 하였다.

○ 세계 센서시장은 2020년 1,417억불로 예상되며 사물인터넷(IOT) 시대를 맞이하여 정부는 수소, 미량수분센서를 포함한 센서산업 육성을 위해 6년간 1,508억 원을 투입하기로 했다(산업통상부 2014년 3월 발표). 미량수분센서는 반도체소자의 제조공정 가스중의 미량 수분제어 및 유기EL소자 배리어의 수분 투과계측에 필수적이다. 한국의 대학 및 연구소는 일본과 같은 제품개발로 연결될 수 있는 기초기술 개발이 요구된다. 한국의 세계적인 반도체기술을 활용하여 대기업과 중소기업이 협력해서 볼 SAW를 포함한 센서 개발로 중소기업의 경쟁력을 높일 수 있을 것이다.

저자: Kazushi YAMANAKA
자료유형: 니즈학술정보