지금까지 사용되어온 어떤 것보다 더 효과적으로 오존을 검출할 수 있는 센서가 프랑스 마르세유 대학(Aix-Marseille University), 브라질 상파울로 주립대학(Sao Paulo State University) 및 스페인 UJI(Universitat Jaume I in Castello)의 연구팀에 의해 개발되었다. 이 새로운 센서는 오존을 더 낮은 농도에서도 더 빠르게 검출할 수 있다. 

오존은 대기 중에 존재하는 물질로, 태양의 자외선을 흡수하여 지구상의 생명체를 보호하는 중요한 역할을 수행한다. 그러나 이 오존의 특정 농도에 노출되면 두통, 화상 및 안구 자극과 호흡기 계통의 문제와 같은 건강 상의 문제가 발생할 수 있다. 때문에 효과적으로 오존을 감지하는 것이 필요하다. 

세 개 대학의 연구팀이 개발한 본 센서는 텡스텐산 은 나노필라멘트(silver tungstate nanofilament)를 기반으로 제조되었다. Nanoscale지에 게재된 본 연구에서는, 개발된 센서가 가스 검출에 좋은 성능을 발휘할 수 있는 저항 센서(resistance sensor)에 사용될 수 있음을 보여주고 있다. 소위 저항 가스 센서는 기체 분자와 접촉할 때 전기적 성질이 변화되는 물질로 구성되어 있다. 이번 연구의 경우, 텅스텐산 은의 전기적 성질은, 오존의 농도가 증가함에 따라 함께 증가하였다. 사실 이러한 독특한 특성으로 인해 Material Views and Material Today에서 소개된 바 있다. 

UJI 대학의 물리화학과 교수인 Juan M. Andres는, 오존 기체의 존재를 검출하는 능력의 중요성을 강조하고 있다. 유해한 태양 복사선으로부터 보호하는 것이나 수처리(water treatment)와 같은 곳에 유용하게 이용되고 있는 기체라고 할지라도, 특정 농도에서 오존은 건강에 해를 입힌다. 세계보건기구(WHO)에서는 120ppb 이상의 오존에 노출되는 것을 삼가라고 권고하고 있다. 

UJI 연구팀은 새로운 센서를 통해 빠른 반응성 및 매우 짧은 회복시간을 보인다고 밝혔다. 이산화주석(tin dioxide), 삼산화텅스텐(tungsten trioxide) 혹은 인듐 산화물(indium oxide)을 기반으로 하는 전통적은 센서보다 훨씬 뛰어난 성능을 보여주고 있다. 

UJI 연구팀의 참여는 Elson Longo 등이 이끄는 INCTMN(Instituto Nacional de Ciencia e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia)과의 합동연구의 일환으로 이루어졌다. UJI 연구팀은 나노물질의 특성을 이해하고 분석하기 위해 몇몇 기술을 개발하고 양자역학을 기반으로 하는 이론화학 및 계산화학 기술 등을 활용하였다. 특수한 기술을 이용해 새로운 나노물질을 합성할 수 있다는 실험적 증명은 가스 센서로 뿐만 아니라 살균제 및 발광센서(luminescent sensor)로서 역할도 가능하게 될 것이다. 본 프로젝트는 유사한 이전 연구에 따른 추가적인 연구결과이다. 

초록> 본 연구는 나노로드와 유사한 구조의 α-Ag2WO4 를 기반으로 하는 새로운 오존 가스 센서에 대해 보고하고 있다. 전기저항 측정은 α-Ag2WO4 나노로드의 효율성을 증명해 주고 있으며, 80ppb의 낮은 오존 농도에서조차도 좋은 민감도를 보여주고 있고, 300 °C에서 빠른 반응시간 및 짧은 회복시간을 보여줌으로써 다양한 분야에의 높은 활용 잠재력을 보여주고 있다. 

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』