[뉴스웍스=문병도 기자] 박유신 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터 박사팀이 수소 가스가 누출된 지점을 색상 변화를 통해 쉽고 빠르게, 육안으로 확인할 수 있는 가스 감응형 변색 기술을 개발했다. 

3일 KIST에 따르면 팔라듐은 수소 흡수 특성이 우수해 수소 감지 센서 소재로 이용된다.

KIST 연구팀은 대기 중에 항상 존재하는 산소와 누출된 수소의 자발적인 촉매 반응과 이에 수반되는 물 생성 현상을 이용했다. 

연구팀은 수소와 산소만 선택적으로 투과할 수 있는 고분자 박막의 위 아래를 팔라듐 박막으로 감싸는 금속-고분자-금속 적층형 센서 구조를 개발해 박막 위에 나노미터 두께의 물 층이 형성되도록 했다. 형성된 물 층은 센서의 빛 공명과 반사에 영향을 주어 육안으로 관찰되는 색상의 변화를 유도한다. 수소 가스 누출이 없다면 물이 서서히 증발해 처음 색상으로 돌아온다.

연구팀은 나노구조의 규격을 조절해 원하는 색상을 쉽게 구현했다.

유리, 플라스틱 등 투명 기판에도 적용할 수 있을 뿐 아니라 소모 전력 없이 작은 크기로 제작할 수 있어 수소 플랜트, 자동차 연료전지 시스템 등 좁고 복잡한 수소 배관이 지나가는 곳 어디든지 쉽게 부착해 적용할 수 있다. 수소 가스를 선택적으로 흡수하고 배출하는 고분자 박막을 활용했기 때문에 온도와 습도 등 주변 환경의 변화에 영향을 받지 않고 동작할 수 있어 상용화 가능성이 높다.

박유신 박사는 "후속 연구에서는 더 낮은 수소 농도에서도 빠르게 동작하는 고성능 변색 센서 기술을 확보하는 것이 목표"라고 말했다. 연구결과는 광학분야 최상위 세계적 학술지 '포토닉스'에 6월 26일 온라인 게재됐다.