잉크젯 프린팅 공정으로 맥신/탄소나노튜브가 코팅된 종이 기반의 고감도 이산화질소 센서 개발

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 맥신(MXene)-탄소나노튜브(Carbon Nanotubes) 복합재를 감지소재로 활용하여 NO₂ 에 대한 상온 감지 특성을 파악하였다. 감지 물질인 맥신-탄소나노튜브 복합재와 전극 역할의 은(Ag) 나노입자(Nanoparticle)을 잉크젯 프린팅 공정을 통해 종이 기판 위에 코팅하여 고민감도 대기오염 진단 센서를 손쉽게 구현하였다. 사물인터넷과 웨어러블 디바이스 등이 보편화되는 추세에 따라 웨어러블 센서를 사용한 실시간 환경 모니터링 기술 개발의 중요해지고 있다. 가스 센서로 가장 흔히 사용되는 금속산화물 가스 센서는 높은 감도, 소형화 등의 장점에도 불구하고 200℃ 이상의 고온 작동으로 인한 높은 소비전력, 짧은 센서 수명 등의 문제로 웨어러블 센서에 적용하기에 한계가 있다. 본 연구진은 매우 저렴하고 굽힘이 가능한 종이를 기판으로 활용하며, 잉크젯 프린팅이라는 대량 생산 공정을 통해 일회용으로 활용 가능한 가스 센서를 제작하였다. 또한 제작된 센서는 상온에서 기체 감지가 가능하여 별도의 에너지원이 필요하지 않아 소모 전력이 매우 낮다. 추가적으로 본 연구에서는 나노 복합재료의 이종접합(Heterojuction)에 의한 상온 감지 성능 향상 메커니즘을 제시하고, 다양한 농도에 따른 NO₂ 감지 특성을 분석한다. 본 연구에서 개발한 센서는 우수한 상온 감지 특성을 지니고 있을 뿐만 아니라 간단한 잉크젯 프린팅 공정으로 저비용, 대량 생산이 가능하여 향후 웨어러블 센서의 보급과 상용화에 기여할 것으로 기대된다.