VOC센서용으로 열적 산화된 다공질 실리콘 기판 위에 ZnO 나노구조제작

전문가 제언

○ 휘발성 유기화합물(VOC)센서 용으로 RF마그네트론 스퍼트로 열적 산화된 다공질 실리콘(porous silicon: PS)기판 위에 ZnO나노 구조가 제작되었다. PS표면 제작방법은 n형 결정 실리콘을 불화수소산 용액에 넣어서 전기화학적 양극산화로 제작된다. 250℃의 최적 작동온도에서 22ppm의 아세톤, 에탄올, 이소프로파올 및 톨루엔VOC증기에 대해서 측정된 ZnO/산화된 PS 센서의 민감도는 각각 79.6%, 83.4%, 69.3% 및 69%이다. ZnO/산화된 PS센서는 2ppm 농도까지 감지가능하다.

 

○ 현재 여러 가지의 낮은 농도의 VOC 감지센서가 판매되고 있다. 미국의 RAE시스템의 MiniRAE 3000은 최소 0.1ppm까지 측정 가능하며 일본의 TMI사의 IAQRA은 0.01ppm, 한국의 성화전자는 0.01ppm까지 감지할 수 있다. 본 논문은 표면적이 넓은 다공질의 산화 실리콘에 코팅된 ZnO 나노구조는 우수한 VOC민감도를 보여주나 최소 측정민감도가 2ppm으로 상용화하기 위해서 0.01ppm의 최소 민감도를 가질 수 있도록 구조 개선의 기술개발이 필요하다.

 

○ 국내외적으로 VOC에 연구는 활발하다. KIST 김상경 연구팀은 바이러스와 단백질 조각으로 휘발성 유기물(VOC)을 정확히 모니터하는 초소형 센서를 개발했다. 값싸게 대량생산이 가능하고 0.1ppm 수준의 초고감도 측정이 가능하다(Scientic Reports, 2015년 3월 17일). Kumar은 프로톤이송 반응 질량분석기의 방법으로 VOC를 측정하였다. Toluene에 대한 감도는 0.05ppb로 발표하였다(Int. J. Mass Spectr. 374(2014)55).

 

○ 환경부에서 고시한 VOC종류는 약 30종류가 되며 현재의 VOC 센서들은 특정한 기체를 구분하지 못한다. KIST에서 개발한 센서는 VOC 기체 종류에 따른 펩티드(2개 이상 아미노산 화학물질)를 제작해서 적용하므로 가능하게 되었다. 이 감지 센서는 환경, 식품, 건강관리 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다. 센서 전문기업과 협력해서 신뢰성 확인 후에 제품화가 요구된다. 연구소 및 대학의 창의적인 연구개발로 센서 전문기업은 세계적인 경쟁력을 갖출 수 있게 될 것이다.

 

저자

Husam S. Al-Salman, M.J. Abdullah

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2015

권(호)

59()

잡지명

Measurement

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

248~257

분석자

박*식

분석물

• VOC센서용으로 열적 산화된 다공질 실리콘 기판 위에 ZnO 나노구조제작.pdf [507,036 byte]

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