[데일리비즈온 김소윤 기자] 국내 연구진이 밀폐된 공간에서 유해가스를 수시로 감지해 안전사고를 예방할 수 있는 초저전력 유해가스 감지 센서를 개발했다.

최근 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 이 대학 윤준보 전기 및 전자공학부 교수팀이 독자 기술로 개발한 나노 소재 ‘나노린’을 활용해 상시 동작하는 유해가스 감지 센서를 개발했다. 나노린은 정렬된 나노와이어들이 공중에 떠 있는 구조다.

보통 유해가스 감지센서는 금속산화물로 되어있다. 소형화 하기도 좋고 생산 단가가 저렴하기 때문이다. 다만 수백 도 내외의 고온에서 동작하기 때문에 히터를 통한 열에너지를 공급해야만 한다.

이 때문에 주변에 열이 방출되고 히터 소비 전력이 높은 실정이었다. 이에 스마트폰과 같은 휴대용기기에 적용하는데 한계가 있었다. 연구팀이 개발한 유해가스 감지 센서는 초저전력으로 어디서나 사용 가능하다는 설명이다.

나노린은 기존 나노 소재 제작 방법과 다르게 반도체 공정을 기반으로 제작한다. 이에 양산성이 뛰어나다는 평가를 받고 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 이 소재를 초저전력 나노 히터에 활용했다. 이로 인해 기존 히터의 물리적 한계를 뛰어넘는 초저전력 고온 구동을 해냈다.

◇ IoT 기반의 밀폐 공간 가스 감지  

이를 유도한 열 고립 효과는 크기가 작은 물질 표면에서 극대화 된 전자 산란이 물질 열 전도성을 크게 감소시킨다. 이들은 또 나노 히터에 완벽하게 정렬된 금속산화물 나노와이어를 일체형으로 집적, 가스 센서로 활용했다. 스마트폰에 탑재할 수준의 소비 전력으로 일산화탄소 가스 검출을 확인했다.

SK에너지도 정유·석유화학 공장의 밀폐 공간에 유해 가스가 유출되는지 확인할 무인 자동 감지 기술을 선보였다. 6월 이 회사는 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 한 ‘밀폐 공간 가스 감지 시스템’을 개발해 특허 등록을 마쳤다. 밀폐 공간에 사람이 직접 들어가지 않고도 가스를 감지할 수 있다.

통상적으로 정유·석유화학 공장은 탱크, 타워, 드럼 등 밀폐된 설비가 많아 내부에 유해 가스가 발생했는지를 다수의 작업자가 매일 여러 차례 직접 측정하는 실정이다. 이러한 작업은 시간이 오래 걸리는 것은 물론 작업자의 질식 사고 위험성도 높다. 한국산업안전공단에 따르면 밀폐 공간 질식 재해로 연평균 19명의 사망자가 발생했다.

이에 SK에너지는 2017년 기술 개발에 들어갔다. 밀폐된 작업장에 가스가 남으면 스스로 경고음이 울려 직원들이 신속하게 대피하고 대응할 수 있도록 하는 기술을 개발했다. 업계 관계자는 “대규모 산업 현장에서 안전이 최우선되어야 한다”고 말했다.

◇ 가스 누출, 실시간으로 모니터링

앞서 유해화학물질 누출을 감지하는 기술이 상용화된 바 있다. KT파워텔은 3월 정보통신(ICT) 기술로 유해화학물질 누출을 감지하는 ‘산업안전 IoT’ 솔루션에 가스 누출도 실시간으로 모니터링할 수 있다고 밝혔다.

이 회사는 지난해 2월 액체 형태의 유해화학물질 누출을 감지하는 ‘산업안전 IoT’ 솔루션을 출시했다. 여기에 새롭게 유해가스 누출감지시스템을 추가한 것이다. 유해가스 누출감지시스템은 유해성·폭발성을 지닌 가스 누출을 신속하게 감지해 산업 현장의 재해 발생을 사전에 예방할 수 있다고 사측은 밝혔다.

이 시스템은 제조 공장의 원료 보관탱크, 창고 및 생산라인의 불산 등 특수 가스 유출 감지에서부터 제철소 및 조선소에서 작업 중 발생하는 유독성 가스, 석유화학 공장의 저장탱크나 생산설비에서 발생하는 가스 유출 감지를 할 수 있다.

이 시스템은 감지센서를 통해 산업재해의 주요 원인이 되는 유해가스를 측정해 농도와 진단 결과를 실시간 모니터링해준다. 이에 따라 긴급 상황 발생 시 상황실 PC, LTE 무전기, 스마트폰 전용 앱 그리고 카카오톡으로 4중 알림을 발송한다는 설명이다.