래핑 가능 전기적 시각적 고감도 수소센서
한국화학연구원 정밀바이오화학연구본부 정밀화학융합기술연구센터 임보규 박사
수소는 색, 냄새, 맛이 없는 지구상 존재하는 가장 가벼운 원소로 최저 발아 에너지가 매우 작아 미세한 정전기 스파크로도 폭발에 발언이 될 수 있으며
대기압파 4% 이상의 농도에서 폭발할 수 있습니다.
따라서 수소 센서는 저농도와 고농도를 모두 검출할 수 있어야 하고, 다른 방해 가스를 구별하여 수소만 감지하는 단일 선택성을 필요로 하며
빠른 감지 응답속도와 높은 정확성 및 신뢰성, 긴 수명, 낮은 작동 온도와 소모전력 저렴한 가격 등의 특성을 함께 지녀야 합니다.
특히 수소는 공기보다 14배 빠른 확산 속도를 가지고 있어 노출이 일어나는 곳 가까이에 센서가 위치하지 않으면 수소 노출 감지특성이 떨어질 수 있다는 문제가 있는데요.
기존의 정기적 신호 수소 센서는 부피가 크기 때문에 부착시 제약이 많아 수소가 세기 쉬운 곳에 부착하여 미량의 수소를 검출하는데 한계가 있으므로
이러한 문제를 해결하기 어렵습니다. 또한 딱딱한 부품 형태로 되어 있어 수소 파이프나 탱크의 특정 부위에서 노출이 일어날 경우 이를 바로 감지하기 어렵고 개방된 환경이거나
센서와 수소가 사는 곳과의 거리가 멀 경우 수소감지 능력이 급격히 떨어집니다.
이에 대한 극복 방안으로 배관이나 저장 용기 등 미량의 수소 노출을 감지하기 위한 필름 형태의 색변환 수소 센서가 개발되어 있으나
이는 정량적으로 검지가 어렵고 사용자가 직접 눈으로 확인해야한다는 단점을 가지고 있습니다.
이에 한국화학연구원에서는 테이프형 수소 센서와 정기적 신호수소 센서를 결합한 형태의 고성능 필름 타입 수소 센서를 개발하였습니다.
이를 통해 수소의 농도를 저농도부터 고농도까지 감지 가능하며 상온 구동은 물론 수소만 감지할 수 있는 특성까지 지니고 있습니다.
뿐만 아니라 수소배관 수소탱크 등 수소사용시설 어디에도 감쌀 수 있어 체내 수소를 모두 감지할 수 있으며
기존 상용화된 수소 센서의 단점인 정량적 검지 불가, 고온 작동, 높은 전력 소모, 짧은 수명 등을 개선하였습니다.
한국화학연구원에서는 본 기술을 통해 생산, 저장, 운송, 충전 이용에 이르는 수소 산업밸류체인 전반에 필요하고 안전한 수소사용 기반을 제공하고자 합니다.