신소재공학과 조병진 교수가 최근 발표한 연구결과가 국제저명학술지인 “어드밴스드 머티리얼즈 인터페이스(Advanced Materials Interfaces)” 최신호(2018년 1월호)의 표지논문(Front Cover Article)으로 선정됐다.
이 논문은 “Room-Temperature Solid-State Grown WO3-δFilm on Plastic Substrate for Extremely Sensitive Flexible NO2 Gas Sensors(유연 기판에서 상온 성장된 텅스텐 산화물의 고감도 이산화질소 가스 센서 응용)”이란 제목의 연구로 재료연구소 류정호(공동교신), 김용훈 박사팀과의 공동연구를 진행했다.
이번 연구는 미세한 크기의 세라믹 산화물 분말(과립)을 상온의 진공 챔버 내에서 압축공기를 이용해 분사하는 코팅 기술을 적용 일반적으로 인체 부착이 가능한 웨어러블 가스센서를 제작하기 위해서는 유연한 고분자 기판 위에 단단한 산화물 반도체 물질을 고온이나 진공상태에서 증착 하는데, 이런 필름 형성 과정에서 고분자 기판 물질이 손상되는 문제가 쉽게 발생한다.
이런 문제를 해결하고자 미세한 크기의 세라믹 산화물 분말(과립)을 상온의 진공 챔버 내에서 압축공기를 이용해 분사하는 코팅 기술을 적용했다. 이 공정을 적용하면 밀착성이 향상된 수십 마이크로미터의 두꺼운 세라믹 필름도 몇 분 안에 증착이 가능하고 고온의 열처리 공정 없이 가스센서로 사용할 수 있는 세라믹 필름을 제작할 수 있다. 즉 모든 제작 공정이 상온에서 이루어지기 때문에 고분자 물질을 손상시키지 않으면서 유연한 가스센서 필름 제작이 가능하다. 최종 제작된 텅스텐 산화물 가스 센서는 이산화질소 독성 가스를 ppm 이하의 매우 적은 농도에서도 검출하였고 4000번 이상의 굽힘 테스트 후에도 안정적인 가스 감지 특성을 보여주었다.
조병진 교수는 “4차 산업혁명을 이끌어갈 핵심기술 중 하나인 웨어러블 센서에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있는 가운데 고성능의 반도체식 가스센서를 유연 기판에 차별화된 공정으로 제작할 수 있는 가능성을 보여준 것에 산업적 의의가 있다”며“또한 관련 기술은 차세대 IoT용 웨어러블 센서노드를 개발하기 위한 핵심 공정 기술로 응용될 수 있다.”고 말했다.
