"스스로 열을 내 미세먼지 농도 정확히 측정"…초정밀 센서 개발

DGIST 연구팀

미세먼지 계측기술을 개발한 DGIST 로봇공학전공 김회준 교수(가운데)와 연구진들

[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 스스로 열을 내 미세먼지를 포집, 농도를 정확하게 측정하는 초정밀 센서를 개발했다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 김회준 로봇공학전공 교수팀이 김상복 한국기계연구원 환경기계연구본부 박사팀과 함께 열가소성 플라스틱 폴리머(Poystyrene)을 활용한 초소형 미세먼지 센서를 개발했다고 16일 밝혔다.

이 센서는 마이크로 히터를 통해 폴리머의 물성 조정을 통한 미세 먼지의 효율적인 포집을 가능할 뿐만 아니라, 고습도 환경에서도 안정적인 구동이 가능해, 향후 다양한 활용이 기대된다.

미세먼지는 국내 자체 발생량에다 중국의 산업화로 인해 최근 몇년새 극심해지면서 국민들의 건강에 미치는 악영향이 크다. 또 청정 상태를 유지해야 하는 반도체 공정이나 에어로졸 연구 등 다양한 연구 분야에서도 정확한 측정 기술이 필수적이다.

그러나 기존에 사용되는 석영 공진 센서는 고가인데다 측정이 필요한 입자와 센서 간 완전한 접촉이 어려워 계측이 정확하지 않다는 한계가 있었다. 또 습도의 영향으로 인한 센서 오류로 신뢰성이 떨어진다는 단점도 있다.

연구팀은 열가소성 플라스틱 소재인 폴리스티렌 물질을 활용해 입자와 센서 간의 접촉력을 향상시킨 새로운 센서를 개발했다. 폴리스티렌 물질은 가열 온도에 따라 표면 흡착력을 달리하여 입자 포집 및 센싱에 용이한 소재다. 연구팀은 또 개발한 센서에 마이크로 히터 시스템을 설치, 외부의 열원이 없더라도 센서가 자체적으로 열 발생을 조절해 폴리스티렌의 흡착력을 제어할 수 있도록 했다. 센서의 흡착력 제어뿐만 아니라 외부 습기의 영향을 받아 미세 입자 표면에 발생하는 수분 응축 현상도 함께 억제시켜, 센서의 측정 신뢰도를 함께 높였다. 즉 외부 환경 요인 (온도, 습도)에 크게 구애를 받지 않는 장점을 지녀, 향후 다양한 산업 분야에 활용이 기대된다.

김 교수는 "실제 응용 분야에 맞는 소자 개량을 통해 다양한 환경에서 적용할 수 있는 미세 입자 센서 개발을 목표로 연구를 계속할 것이다"고 했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 'Journal of Hazardous materials'에 지난 10월20일 온라인 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr