[논문]독성가스 감지용 센서 기술 동향 리뷰

이장현; 임시형

doi:10.5369/jsst.2015.24.5.311

[국내논문] 독성가스 감지용 센서 기술 동향 리뷰
Review on Sensor Technology to Detect Toxic Gases 원문보기

Journal of sensor science and technology = 센서학회지, v.24 no.5, 2015년, pp.311 - 318

이장현 (국민대학교 기계설계 대학원) , 임시형 (국민대학교 기계시스템공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The excess use and generation of various toxic gases from many industrial complexes and plant facilities have increased the possibility of leakage or explosion accidents, which can cause fatal damage to human beings in the wide range of neighboring area. To prevent the exposure to the fatal toxic gases, it is very important to monitor the leakage of toxic gases using gas sensors in real time. Various types of gas sensors, which can be classified as semiconductor, electrochemical, optical, and catalytic combustion types according to the operating principles, have been developed. In this review, the operation principles of gas sensors are explained and the performance of those sensors is compared. The state-of-the-art gas sensor technologies developed by research institutes or companies are reviewed also.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본지에서는 독성가스를 조기에 감지하여 재난의 발생 또는 확대를 예방 할 수 있는 가스센서의 종류, 구조, 감지 원리 및 물질 등을 개략적으로 기술하고, 최신 연구개발 현황 및 방향에 대해 살펴보고자 한다.
실용적으로 활용되고 있는 가스센서의 종류 및 감지 원리 그리고 개발현황과 활용에 대하여 개괄적으로 살펴보았다. 가스센서는 그 종류가 매우 다양하고 응용범위가 넓을 뿐만 아니라 그 기술발전 방향이 매우 흥미로운 소자이다.

제안 방법

본 저자의 연구 그룹은 금속산화물을 이용한 독성가스 검출용 고감도 나노가스센서 원천기술 개발을 위해 산화주석나노선을 이용하였고, CO, NOx, NH₃ 및 SOx 등의 다양한 독성가스를 ~ 수 백 ppb 급의 저농도 수준에서도 신속하게 검출이 가능한 반도체식 가스센서를 개발하였다. 또한, 회복속도를 높이기 위해 마이크로 히터를 장착하였고, 감도를 높이기 위한 금속 촉매 사용 및 반응가스의 정량, 정성 분석이 가능하도록 MCU(Micro Controller Unit), 신호 처리부, 무선 통신 모듈 등을 이용한 시스템 제작 등 실제 가스 검출을 위한 전반적인 기반기술을 확보하였다(Fig.
및 SOx 등의 다양한 독성가스를 ~ 수 백 ppb 급의 저농도 수준에서도 신속하게 검출이 가능한 반도체식 가스센서를 개발하였다. 또한, 회복속도를 높이기 위해 마이크로 히터를 장착하였고, 감도를 높이기 위한 금속 촉매 사용 및 반응가스의 정량, 정성 분석이 가능하도록 MCU(Micro Controller Unit), 신호 처리부, 무선 통신 모듈 등을 이용한 시스템 제작 등 실제 가스 검출을 위한 전반적인 기반기술을 확보하였다(Fig. 9). 실제 실험을 통해 CO, NO₂ 및 NH₃ 등의 독성가스 검출이 가능함을 확인하였고, 센서의 반응시간이 < 10 sec 정도로 우수한 성능을 보여준다.

성능/효과

실제 실험을 통해 CO, NO2 및 NH3 등의 독성가스 검출이 가능함을 확인하였고, 센서의 반응시간이 < 10 sec 정도로 우수한 성능을 보여준다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가스센서들은 어떠한 조건을 만족해야 하는가?	가스센서는 기체와 물질 사이의 상호작용을 이용하는 것으로서 독성가스 감지를 위해 현재 실용화 된 가스센서의 종류에는 반도체식, 전기화학식, 접촉연소식 및 광학식 가스센서 등이 있으며, Table 2와 같이 각각의 장단점을 지니고 있어 이에 맞는 응용 분야에 활용이 가능하다. 이러한 가스센서들은 측정 농도, 온도, 압력범위등용도와환경에따라가스에대한감도 (sensitivity), 선택성 (selectivity), 안정성 (stability), 반응속도 (response time) 등의 조건을 만족해야 한다.
	독성가스란?	독성가스란 공기 중에 일정량 이상 존재하는 경우 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용 농도가 200 ppm 이하인 것을 말한다[1]. 국내 독성가스 생산은 여수에서, 저장은 울산에서 가장 많은 가운데 지난 10년간 독성가스 사건은 전국 산업단지에서 36건이 발생했고, 이 중 암모니아 사고가 23건으로 가장 많이 보고되고 있다.
	반도체식 가스센서는 여러 문제점이 있음에도 불구하고 널리 보급되는 이유는 무엇인가?	하지만, 반도체식 가스센서는 습도나 온도 변화에 의해 센서의 저항, 감도, 반응속도 및 회복속도가 크게 떨어진다는 문제점이 있다. 그럼에도 불구하고 감도가 우수하고 구조가 간단하며, 소형화 및 장기 안정성이 좋다는 면에서 점차적으로 널리 보급되고 있는 추세이다.

참고문헌 (15)

"고압가스 안전관리법 시행규칙"에 따른 제 2 조 용어정의, 산업통상자원부, 2015.
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"제53호 Newsletter", 한국전자통신연구원, 2014.

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