(부산=연합뉴스) 오수희 기자 = 청정 에너지원으로 다양한 분야에서 주목받고 있지만 일정 농도 이상에서 폭발 위험성이 있는 수소 가스를 안전하게 감지할 수 있는 길이 열렸다.

부산대는 정보의생명공학대학 의생명융합공학부 서민호 교수 연구팀이 장시간 안정적으로 수소 가스 농도를 무선으로 검출하는 고민감도 센서 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

수소 가스는 에너지 효율이 뛰어나고, 연소 때 오직 물만 배출하는 친환경 연료로 주목받고 있다.

무색·무취한 수소는 4% 농도 이상일 때 매우 높은 폭발성을 띠어 안전 관리가 필수적이다.

이를 위한 초고감도 수소 감지 센서 개발이 요구되는 상황에서 국내 연구팀이 장시간 성능이 유지되는 팔라듐 기반의 고성능 센서를 개발한 것이다.

은백색 금속인 팔라듐(Pd)을 이용한 기존 수소 감지 센서는 민감도가 뛰어나지만, 대기 중에 노출되면 오염돼 성능이 급격히 저하되는 한계가 있었다.

그러나 이번 연구에서는 팔라듐 표면 오염의 근본 원인을 밝히고, 이를 완벽히 제거하는 방법까지 제시했다.

연구진은 양자역학 기반의 밀도 범함수 이론과 실험 분석을 통해 대기 중 이산화탄소가 팔라듐 표면을 오염시키는 주범임을 밝혀냈고, 200도 열로 오염 물질을 제거해 팔라듐의 초기 성능을 완벽히 회복시키는 기술을 개발했다.

이 기술을 바탕으로 연구진은 반도체 기반 마이크로기계전자시스템을 적용해 손톱 크기의 초고성능 팔라듐 수소 센서를 제작, 2달 이상 대기 중 방치된 후에도 열처리만으로 초기 성능을 완벽하게 되살리는 데 성공했다.

서 교수는 "이번 성과는 수소 가스 누출 사고 예방과 수소 에너지의 안전성 강화에 획기적인 전환점을 제공하며, 수소 경제의 핵심 기술로 자리 잡을 것"이라고 전망했다.

해당 연구 결과는 '팔라듐 나노와이어의 열 회복 메커니즘을 통한 장시간 지속 가능한 무선 수소 가스 센서'라는 제목으로 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 게재됐다.

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