• 센서학회지
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• 제11권6호
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• pp.342-349
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• 2002

본 논문에서는 새로운 방식의 금속 산화물 감지막의 형성 기술에 대해서 제안을 하였다. Sn 증착을 위해 사용된 기판은 Pt 전극을 가진 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. 증착 방식은 금속 Sn이 연속적인 막이 아닌 island로만 형성된 상태로 하였다. 제안된 방식의 최적의 Sn 증착 조건을 구하기위해 Pt 전극간의 저항이 $1\;k{\Omega}$, $5\;k{\Omega}$, $10\;k{\Omega}$ 및 $50\;k{\Omega}$이 되도록 Sn을 증착하여 시료를 제작하였다. 또한 일반적인 방식과 새롭게 제안된 방식의 시료를 비교하기 위해서 Sn 막의 두께가 $1,500\;{\AA}$인 시료를 준비하였다. 이것들을 $700^{\circ}C$의 산소분위기에서 3시간 동안 산화를 하여 $SnO_2$를 형성하였다. 산화물 감지막들의 특성 평가를 위해서 SEM, XRD 및 AFM을 이용하였다. 분석을 통하여 $10\;k{\Omega}$의 시료($300\;{\AA}$)가 최적의 감지막 증착 조건임을 알았다. 또한 제조된 감지막을 다양한 농도의 부탄, 프로판 및 일산화탄소에 대해서 동작온도 $250^{\circ}C$, $300^{\circ}C$ 및 $350^{\circ}C$의 경우에 대해서 측정하였다. 그 결과 촉매를 첨가하지 않았음에도 불구하고 모든 가스에 대한 높은 감도 특성을 나타내었다.

• 센서학회지
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• 제10권2호
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• pp.108-117
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• 2001

폭발성 및 가연성 가스의 종류 및 그 정량화론 위한 10개의 개별 센서가 하나의 기판 위에 집적시킨 센서 어레이를 개발하였다. 이 센서어레이는 여러 가지 가연성 가스(부탄, 메탄, 프로판, 일산화탄소, LPG)에 대해서 차별화 된 감도 패턴을 가지도록, 나노 사이즈의 grain를 가지는 $SnO_2$를 모 물질로 하는 10개의 서로 다근 감지 물질로 구성하였고, 센서어레이 전반에서 균일한 온도 분포가 되도록 히터를 기판에 내장시켰다. $400^{\circ}C$에서 동작하는 어레이상의 센서들은 저농도에서도 고감도와 재현성의 특성을 보여 주었다. 이들 감도패턴을 이용하여, 주성분 분석 기법을 통해 환경기준치(LEL, TLV) 범위에서 부탄, 프로판, 메탄, LPG의 폭발성 및 가연성 가스의 종류 인식 및 정량화 할 수 있었다. 그리고, 주성분 분석 기법으로 치적 센서 개수 선정에 응용하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.515-523
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• 2015

In this paper, we fabricated and evaluated the gas sensor for the detection of CO gas and $NO_X$ gas among the vehicle exhaust emission gasses. The $SnO_2$ (tin dioxide) layer is used as the detection material, and the thin-film type and the nano-fiber type layers are deposited with various thicknesses using sputtering method and electro spinning method, respectively. The experiments are performed in the chamber where the gas concentration is controlled with mass flow controller. The fabricated devices are applied to the CO and $NO_X$ gas, where the device with the thinner $SnO_2$ layer shows better sensitivity. The nano-fiber has the larger surface area, and the shorter response time and recovery time are obtained. From the experimental results, both types of gas sensors successfully detect CO and $NO_X$ gases, which can be applied to measure those gases from the vehicle emissions.

• 한국가스학회지
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• 제15권4호
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• pp.27-32
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• 2011

가스 설비의 증가와 함께 가스 사용시 안전관리가 중요해 지고 있다. 그 일환으로 국가적인 차원에서 U-safety 시스템 도입이 추진되고 있으며, 이를 위해서는 실시간으로 현장에서 가스 누출에 대한 검지가 가능해야 한다. 탄화수소류로 주로 구성된 가스의 누출 감지는 열저항을 이용하는 방식이지만, 도관에 함께 매설될 시에는 폭발 가능성으로 인해 적용이 불가하다. 이에 상온에서 메탄이나 일산화탄소와 같은 탄화수소류를 전기화학적 촉매 반응으로 검지할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 다공성 골드 분말을 팰렛 형태로 제조하여 백금 나노입자를 전해 도금법으로 도핑하여, CO의 $CO_2$ 산화 반응을 유도할 수 있는 촉매 전극을 제조하였다. Pt/PAu 전극의 경우, 약 21%의 CO 전환률을 보여서 탄화수소류의 상온 촉매전환과 함께 전기화학적 센싱이 가능함을 보였다. 이는 추후 메탄 가스 검지에 적용할 수 있는 여지를 마련했다고 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제20권5호
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• pp.235-240
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• 2010

We investigated the carbon monoxide (CO) gas-sensing properties of nanostructured Al-doped zinc oxide thin films deposited on self-assembled Au nanodots (ZnO/Au thin films). The Al-doped ZnO thin film was deposited onto the structure by rf sputtering, resulting in a gas-sensing element comprising a ZnO-based active layer with an embedded Pt/Ti electrode covered by the self-assembled Au nanodots. Prior to the growth of the active ZnO layer, the Au nanodots were formed via annealing a thin Au layer with a thickness of 2 nm at a moderate temperature of $500^{\circ}C$. It was found that the ZnO/Au nanostructured thin film gas sensors showed a high maximum sensitivity to CO gas at $250^{\circ}C$ and a low CO detection limit of 5 ppm in dry air. Furthermore, the ZnO/Au thin film CO gas sensors exhibited fast response and recovery behaviors. The observed excellent CO gas-sensing properties of the nanostructured ZnO/Au thin films can be ascribed to the Au nanodots, acting as both a nucleation layer for the formation of the ZnO nanostructure and a catalyst in the CO surface reaction. These results suggest that the ZnO thin films deposited on self-assembled Au nanodots are promising for practical high-performance CO gas sensors.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권1호
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• pp.11-19
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• 2003

폭발성 가스의 증류 및 그 양을 검지하기 위한 4 개의 개별 센서가 한 마이크로 열판 위에 집적된 센서어레이를 개발했다. 이 센서어레이는 각종 가스에 대해 다양한 감도 패턴을 가지며, SnO2를 모물질로 하는 4 개의 산화물 반도체 마이크로 가스센서로 구성하였다. 다공질에 큰 비표면적을 가진 모물질에 서로 다른 촉매를 첨가하여 감지물질을 제작함으로써 저농도에 대한 감도 및 재현성을 높였고, 센서어레이 전반에서 균일한 온도 분포가 되도록 설계하였다. 마이크로 열판은 N/O/N 박막을 가진 실리콘 기관을 이용하여, 열적 고립을 위해 Al 본딩 와이어로 공기중에 부유되어 있고, CMP 공정으로 두께를 제어하여 소모 전력을 조절하였다. 400℃에서 동작하는 센서어레이로부터 얻은 감도를 이용하여 주성분 분석 기법을 통해 폭발 하한값의 범위에서 부탄, 프로판, LPG, 그리고 일산화탄소 등과 같은 폭발성 빛 유독성 가스의 증류 및 양을 신뢰성 있게 식별할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.259-265
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• 2009

본 연구에서는 열증착법을 이용하여 합성된 단결정의 산화아연 나노선들을 이용하여 전계효과트랜지스터를 제작하여 광학, 표면반응 및 전기화학적인 거동들에 대한 기초 연구들을 수행하였다. 100 nm의 지름과 길이 5 um 길이를 갖는 단결정 산화아연나노선의 전자 농도와 이동도는 각각 $1.30{\times}10^{18}cm^{-3}$과 $15.6cm^2V^{-1}s^{-1}$이었으며, 자외선을 나노선에 조사한 경우 약 400배 정도 전류가 증가하였다. 또한 나노선들은 여러 농도의 수소와 일산화탄소에 대해 잘 알려진 표면반응으로 기인한 기체 감지 특성을 보였고, 0.1 M NaCl 전해질 내에서 전형적인 산화아연의 나노선의 전기적 특성을 유지함을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.128-135
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• 2012

본 논문에서는 가스안전에 적합한 무선 ZigBee통신모듈과 스마트 홈 가스안전기기 및 관리시스템 개발하여 가스안전관리의 효율을 향상시키는 시스템과 시나리오를 제안하였다. 제안한 시스템은 마이컴가스미터, 자동식소화기, 감지기 및 월패드로 구성된다. 마이컴미터는 가스압력, 가스유량, 지진을 모니터링한다. 자동식소화기는 가연성 가스의 누출상태, $100^{\circ}C$(차단)와 $139^{\circ}C$(화재)의 온도를 측정하며, 감지기는 연기와 일산화탄소(CO)를 검지한다. 제안한 시스템에서 가스사용중 이상상태발생시 마이컴가스미터는 경보와 함께 내부밸브를 차단시키고, 자동식소화기는 중간가스밸브를 차단하거나 소화약재를 분사시킨다. 감지기는 연기와 CO를 감지할 경우 각각 신호를 발생시켜 후속조치를 취하게 한다. 가스안전기기와 센서들은 자동적으로 조치를 취하고 그 정보를 월패드로 전달한다. 월패드는 실시간 상황정보를 서버에게 전달하고 사용자는 웹이나 모바일 앱을 통하여 서버에 접속하여 가스의 상황정보를 확인하거나 관리할 수 있다. 본 연구에서는 스마트기반 가스안전 및 위험관리의 시나리오를 고안하고 현장적용시험을 통하여 그 효율성을 증명하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권3호
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• pp.13-20
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• 2011

본 논문에서는 무선 ZigBee 통신모듈과 지능형 가스안전기기를 이용하여 u-홈 가스안전관리시스템을 개발하여 가스안전관리의 효율을 향상시킬 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 제안한 시스템은 마이컴가스미터, 자동식소화기, 감지기 및 월패드로 구성된다. 마이컴미터는 가스압력, 가스유량, 지진을 모니터링하고, 자동식소화기는 가연성 가스의 누출상태와 $100^{\circ}C$ 와 $130^{\circ}C$의 온도를 측정한다. 그리고 감지기는 연기와 일산화탄소(CO)를 검지한다. 제안한 시스템은 가스사용중 이상상태발생시 마이컴가스미터는 경보와 함께 내부밸브를 차단시키고, 자동식소화기는 중간가스밸브를 차단하거나 소화약재를 분사시킨다. 감지기는 연기와 CO를 감지할 경우 각각 신호를 발생시킨다. 가스안전기기와 센서들은 지능적 조치를 취하고 그 정보를 월패드로 전달한다. 월패드는 상황정보를 실시간으로 서버에게 전달하고 사용자는 웹기반으로 서버에 접속하여 가스의 상황정보를 확인하거나 관리할 수 있다. 본 논문은 가스안전 및 위험관리의 시나리오를 고안하고 실험을 통하여 그 효용성을 증명하였다.

• 한국재료학회지
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• 제18권12호
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• pp.655-659
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• 2008

The NO gas sensing properties of ZnO-carbon nanotube (ZnO-CNT) composites fabricated by the coaxial coating of single-walled CNTs with ZnO were investigated using pulsed laser deposition. Upon examination, the morphology and crystallinity of the ZnO-CNT composites showed that CNTs were uniformly coated with polycrystalline ZnO with a grain size as small as 5-10 nm. Gas sensing measurements clearly indicated a remarkable enhancement of the sensitivity of ZnO-CNT composites for NO gas compared to that of ZnO films while maintaining the strong sensing stability of the composites, properties that CNT-based sensing materials do not have. The enhanced gas sensing properties of the ZnO-CNT composites are attributed to an increase in the surface adsorption area of the ZnO layer via the coating by CNTs of a high surface-to-volume ratio structure. These results suggest that the ZnO-CNT composite is a promising template for novel solid-state semiconducting gas sensors.