일반기술

환경센서용 산화물 반도체 나노섬유 기술

본 기술은 초고감도, 고응답성, 고선택성, 장기 안정성의 특성을 갖는 상업적 환경유해가스 센서 개발을 위한 나노섬유 제조 및 나노섬유 센서 기술에 관한 것이다. 본 기술은 국민소득의 증대 및 각 개인의 건강에 대한 관심사가 증대되면서, 또한 생활 및 산업환경 문제가 크게 부각됨에 따라 오연된 물질을 검지하는 환경 센서 산업이 주목 받기 시작했으며, 초고감도, 고선택성, 고응답성, 장기 안정성의 특성을 갖는 환경가스 센서 개발이 요구되고 있다. 극대 비표면적을 갖는 나노선, 탄소나노튜브, 나노섬유 등과 같은 소재를 활용한 초고감도 환경센서 개발에 대한 많은 연구가 되고 있다. 본 기술은 나노섬유 소재, 제조공정, 나노섬유 가스 센서 제작 기술 등 연구 개발시 획득한 Know-how와 관련한 원천기술을 제공함으로써 신제품 개발과 조기 상용화로 신규시장을 창출을 유도함을 목적으로 한다. 상업적 가스센서의 활용을 위해서는 기존의 산화물 반도체 소재로 구현된 가스 센서 특성의 장단점을 보완하고, 고감도, 고선택성, 고응답성, 장기 안정성의 가스 반응 특성을 갖는 새로운 산화물 반도체 센서 소재 및 센서 개발이 절실히 요구되고 있다. 나노섬유는 전자, 기계/화학, 센서/계측, 에너지, 바이오/의료, 자동자/항공, 열적/음향적 차폐, 소비자, 방어/보호 분야의 다양한 신제품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 현재 세계적으로 산화물 세라믹 나노섬유를 이용한 필터, 센서에 대한 많은 연구 개발이 진행되고 있으나 환경필터 제품에 대한 것이 주류를 이루고 있으며, 필터의 경우 상용화 제품이 출시되고 있다. 환경센서용 나노섬유는 현재 개발 초기 단계에 있으며, 가스센서용 나노섬유는 2012년 경에 시장이 형성될 것으로 예측되며, 2012년까지 2.9백막$의 시장이 형성될 것으로 전망됨. 이후 2017년까지 55.5%의 평균성장률을 보일 것으로 전망된다. 또한 산화물 반도체 나노섬유를 이용한 환경가스 센서는 개발 중에 있으며, 향후 5년 후에 상용화 제품이 출현할 것으로 예측되며, 본 기술은 조기 상용화 유도로 국/내외 신규 센서소재/센서 시장 확보가 시급히 필요하다.<활용방안 및 기대성과>- 본 기술은 기존의 산화물 반도체 소재로 구현된 가스센서의 특성의 장단점을 보완하고, 고민감도, 고선택성, 빠른 응답속도, 장기 안정성의 우수한 특성을 갖는 새로운 산화물 반도체 센서 소재 및 상업적 환경 가스 센서를 개발하기 위한 핵심기술로서 환경유해가스의 보다 정확한 측정과 제어가 요구되어지는 차세대 유비쿼터스 센서 시스템, 환경 감시 시스템, 스마트 홈, 초소형/저전력 센서, 초소형/저전력 인공후각, MEMS형 지능소자, 휴대형 센서, 차량실내 공조용 가스 센서 등에 활용될 수 있으며, 다양한 시장 창출이 예상된다. - 나노섬유는 부피당 넓은 표면적을 가지므로 산화물 반도체 나노섬유는 정보, 전자, 에너지, 의료, 생명공학, 환경, 국방/안보 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용될 것으로 전망되며, 기존의 나노소재 성능의 한계성을 극복할 수 있을 것으로 기대되므로 차세대 고부가가치 분야로서 융합 산업의 수요 촉발을 이끌 것을 기대된다. - 현재 대부분의 나노물질들이 아직 고가이고, 나노센서 물질이나 나노센서를 제작하는 공정의 어려움, 또한 나노센서의 집적 기술 및 상용화에 필요한 기반기술의 확보가 미흡 등 대규모 시장발생이 당분간 쉬지 않을 것이다. 그러나 나노섬유를 이용한 초고감도 환경 센서는 제작이 간단하고, 집적화, 대량 생산화가 가능하여 향후 5년 이내에 상용화 제품이 발생할 것으로 전망되며, 신시장 창출이 가능하다.