​KETI, 세계 처음으로 음이온 검출용 나노반도체 FET센서 개발

공기 중 음이온 검출 나노 반도체 FET 센서 소자[사진 = 전자부품연구원 제공]

아주경제 현상철 기자 =전자부품연구원(KETI)이 세계 최초로 공기 중에 있는 음이온을 검출할 수 있는 나노반도체 FET센서를 개발했다.

새집증후군을 유발하는 유해가스를 검출하는 분야는 물론 미세먼지 제거 등에 적용이 가능할 것으로 보인다.

특히, 기술 소형화와 가격 경쟁력을 갖춰 일반인들도 에어컨 등에 적용해 가정에서 쉽게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

KETI는 9일 음이온 검출 나노반도체 FET센서 및 동작 알고리즘을 세계최초로 개발했다고 밝혔다.

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나노반도체 FET센서는 실리콘 FET(field effect transistor, 전계효과 트랜지스터)의 채널 두께를 나노미터로 구성해 센서의 감지능을 극대화한 초소형 반도체 센서다.

공기 중 음이온은 살균·탈취·미세먼지 제거 효과가 탁월해 에어컨·공기청정기·가습기·제습기 등 에어가전에 채택이 확산되고 있다. 그러나 음이온 농도 확인 장비는 200~300만원의 고가였다.

KETI가 개발한 기술은 이러한 단점을 극복했다. 소형화와 저가격화가 가능해 에어가전에 적용이 가능, 일반인들도 쉽게 음이온 발생 여부와 농도를 확인할 수 있다.

KETI에 따르면 이번에 개발한 나노반도체 FET센서는 감도와 안정성을 높였고, 센싱 게이트 전극의 면적을 키울 수 있어 추가적인 감도 향상이 가능하다.

특히 세계 최초로 제어 게이트 전극 전압을 조절해 센서의 동작영역을 설정하고 초기화하는 알고리즘을 적용했다. 이에 별도의 초기화를 위한 전극구조나 MEMS공정이 필요 없어 제작이 간단하고, 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다고 KETI는 설명했다.

소비전력 역시 매우 낮아 향후 사물인터넷(IoT) 기술과 접목해 다양한 분야에 활용이 가능하다. 공기중 음이온 검출 이외에 반도체식 가스센서로도 응용이 가능해 유해가스 분야의 신규 시장 창출에 기여할 것으로 기대한다.

KETI 휴먼케어시스템연구센터 이국녕 책임은 "자동차 유해가스나, 포름알데히드, 휘발성유기화합물(VOC) 등과 결합하는 가스감지막 기술을 나노 반도체 FET 센서에 적용해 반도체식 가스센서로 응용해 볼 계획"이라며 "현재 공기중 음이온 검출센서 실증 단계를 거쳐, 유해가스 분야 실증 및 사업화를 위해 국내 가스센서 기업과 후속 연구를 협의 중에 있다"고 밝혔다.