경희대, 성능 개선한 ‘전자 코’ 개발…유해가스 감지력 높여

[캠퍼스人+스토리]경희대 외국인 전임교원 성과
감지 능력 개선, 저렴한 가격으로 대량 생산 가능

브라이트 워커 경희대 화학과 교수팀과 말로리 마티벤가 물리학과 교수가 공동 연구로 감지 능력이 대폭 개선된 전자 코를 개발했다. /경희대

경희대 브라이트 워커(Bright Walker) 화학과 교수팀과 말로리 마티벤가(Mallory Mativenga) 물리학과 교수가 공동 연구를 통해 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET·Organic Field-Effect Transistor) 기반의 '전자 코(Electronic Nose)'를 개발했다.

8일 경희대에 따르면 전자 코는 후각 기능을 모방해 휘발성 화합물을 감지하고 구별하는 기기다. 의료, 식품, 안전관리 등 다양한 산업 분야에서 활용된다. 연구팀이 개발한 전자 코는 상용화된 전자 코보다 월등한 감지 능력을 보이는 한편 원재료가 저렴해 대량 생산도 가능하다.

하지만 전자 코에 사용되던 금속 산화막 반도체(Metal Oxide Semiconductors) 기반 센서는 냄새 분자를 측정할 때 고온에서 작동해야 하므로 비용이 많이 들고 휴대가 어렵다. OFET 센서는 상온에서 낮은 전압으로 구동되지만, 냄새 분자를 구별하는 변별력이 떨어졌다.

이에 연구팀은 냄새 분자의 휘발성 화합물이 유기 반도체에 닿았을 때 전류 특성이 변하는 현상에서 문제의 해결책을 찾았다.

연구팀은 유기 반도체 표면에 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol) 고분자 막을 코팅했다. 그 결과 화합물이 유기 반도체와 만나는 시간이 지연됐고, 전류 변화 시간도 달라졌다. 이 방법으로 기존 전자 코에서는 불가능했던 메탄올과 에탄올을 구분하는 데 성공했다. 또한 PVA 고분자 막에 치환기를 합성함에 따라 냄새 분자를 세세히 구분할 수 있었다.

마티벤가 교수는 "이번 연구는 실제 환경에서 활용 가능한 전자 코를 구현해낸 데 의미가 크다"고 말했다.

경희대는 이번 연구결과로 물리·화학의 글로벌 융합 연구를 이룬 한편 차세대 전자 코 분야의 우수한 경쟁력을 입증했다고 평가했다. 연구 결과는 세계적 학술지 'Applied Materials Today'에 게재됐다.