전자부품硏, 공기중 음이온 검출용 `나노 반도체 FET 센서` 세계 최초 개발

↑ 전자부품연구원이 개발한 공기 중 음이온 검출 `나노 반도체 FET 센서` 소자 <사진제공=전자부품연구원>

전자부품연구원(KETI·원장 박청원)이 공기 중 음이온을 검출하는 나노 반도체 FET(전계효과 트랜지스터) 센서와 동작 알고리즘을 세계 최초로 개발했다고 9일 밝혔다.
그간 공기 중 음이온은 살균과 탈취, 미세먼지 제거 효과가 있어 에어컨, 공기청정기 등 에어가전에 많이 적용됐다. 하지만 음이온 농도를 확인할 수 있는 장비가 2~300만원으로 값비싸 음이온 발생기 교체시기를 알아채는 것이 현실적으로 불가능했다. 전자부품연구원의 나노 반도체 FET 센서 기술은 소형화·저가격화가 가능해 간편하게 음이온 발생 여부와 농도를 확인할 수 있다.
이번에 개발된 나노 반도체 FET 센서는 실리콘 FET의 채널 두께를 나노미터로 구성한 초소형 반도체 센서다. 센서의 감도와 안전성을 높였으며 센싱 게이트 전극의 면적을 키울 수 있어 추가적으로 감도 향상이 가능하다. 또 세계 최초로 제어 게이트 전극 전압을 조절해 센서 동작영역을 설정하고 초기화하는 알고리즘이 적용됐다. 별도의 초기화를 위한 전극구조나 MEMS공정(미세전자기계시스템을 제작하기 위한 반도체 공정기술)을 갖출 필요가 없어 제작이 간단하고 단가를 낮출 수 있다. 소비전력도 매우 낮아 향후 사물인터넷(IoT) 기술과 접목해 다양한 분야에 활용 가능하다. 나노 반도체 FET 센서는 IoT 센서로 개발돼 음이온 발생 상태를 웹 사이트로 실시간 모니터링할 수 있다.
이 센서는 특정 가스분자와 흡착하는 감지물질을 추가로 탑재하면 공기중 음이온 검출 외에도 반도체식 가스센서로 응용이 가능하다. 전자부품연구원은 반도체식 가스센서를 유해가스 분야의 신규 시장 창출 동력으로 삼을 예정이다. 이국녕 전자부품연구원 휴먼케어시스템연구센터 책임은 "자동차 유해가스, 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 분야에서의 실증, 사업화를 위해 국내 가스센서 기업과 후속 연구를 협의 중에 있다"고 밝혔다.
[최현재 기자]