수소가스 새는 것을 0.6초만에 감지했다

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST)과 현대차, 부산대가 손잡고 수소 가스가 새는 것을 0.6초 이내에 감지할 수 있는 수소 감지 센서를 개발했다. 이 수소감지 센서는 -10~80도에서 동작하며, 1만번 이상 반복 동작 등 미국 에너지청 기준을 충족하는 것을 넘어 세계 최고 성능이다.

10일 KAIST에 따르면, KAIST 조민승 박사가 현대차 기초소재연구센터 전자기에너지소재 연구팀, 부산대 서민호 교수와 협업해 수소감지 센서를 개발했으며, 미국과 한국 등에 3건의 특허가 출원돼 있다.

현재 현재 현대차와 함께 소자를 웨이퍼 스케일로 제작한 후 차량용 모듈에 탑재해 감지 및 내구 성능을 추가로 검증하는 중이다.

조민승 박사는 "이번 연구 결과는 기존 수소 센서 성능 한계를 뛰어넘어 고속 동작할 뿐만아니라 실사용에 필요한 신뢰성, 안정성까지 확보했기에 중요한 가치를 가지며, 자동차, 수소 충전소, 가정 등 다양한 곳에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

연구진은 기존 상용화된 수소 센서보다 빠르고 안정적인 수소 감지 기술 확보를 위해 2021년부터 차세대 수소 센서 개발에 착수했고, 2년여의 개발 끝에 성공했다.

기존의 수소 센서 연구들은 주로 감지 소재에만 집중해 연구됐다. 이는 특정 성능 지표에선 매우 뛰어난 성능을 보이지만 모든 성능 지표를 충족하지는 못하고, 일괄 공정이 어려워 상용화에 한계가 있었다.

연구진은 이를 극복하기 위해 순수한 팔라듐 물질 기반으로 독자적인 마이크로·나노 구조 설계 및 공정 기술을 접목했다.

또 향후 양산을 고려해 합성 소재가 아닌 순수 금속을 활용하고, 반도체 일괄 공정 기반으로 대량 생산이 가능하도록 설계했다.

또 제작한 소자를 블루투스 모듈과 패키징해 무선으로 1초 이내로 수소 누출을 감지하는 통합 모듈을 만들어 성능을 검증했다.

연구진은 "기존 고성능 광학식 수소 센서와 달리 휴대성이 높아 수소 에너지가 보급되는 다양한 곳에 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자