KAIST·현대차, 수소 누출 감지센서 개발

美 성능기준 세계 첫 충족

차세대 연료로 각광받지만 폭발 위험이 큰 수소를 안전하게 쓸 수 있는 기술이 국내에서 나왔다. 한국과학기술원(KAIST)과 현대자동차가 0.6초 이내에 누출을 감지할 수 있는 수소 센서를 개발했다.

무선 통신 집적 및 패키징된 수소 센서와 스마트폰 애플리케이션을 통한 실시간 수소 감지 확인 결과. 사진 제공=KAIST

KAIST는 조민승 전기및전자공학부 박사와 윤준보 교수가 기초소재연구센터 전자기에너지소재 연구팀, 서민호 부산대 의생명융합공학부 교수와 공동으로 수소 안전 센서 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 연구팀은 특히 해당 기술이 세계적인 공인 기준인 미국 에너지청이 요구하는 성능 기준을 총족하는 세계 최초의 수소 센서라고 강조했다. 연구성과는 국제 학술지 ‘미국화학회(ACS) 나노’에 게재됐다.

수소는 탄소 배출이 없고 특히 전기자동차와 달리 충전시간이 필요없어 차세대 자동차 연료로 각광받고 있다. 하지만 화학적으로 불에 잘 타는 성질인 가연성이 크기 때문에 폭발 사고로 이어질 수도 있다. 2019년에 있었던 강릉과학단지 수소탱크 폭발사고가 대표적인 사례다.



연구팀은 수소의 이같은 단점을 보완하기 위해 2021년부터 2년여 간 센서 개발에 매진했다. 기존 수소센서 연구들은 센서 소재로 적합한 물성을 가진 팔라듐 소재에 주목했지만 실제 생산공정 문제로 상용화에는 한계가 있었다. 연구팀은 팔라듐을 기반으로 독자적인 구조 설계와 공정 기술을 접목했다. 이를 통해 기존 센서의 불균일한 온도 분포 문제를 해결하고, 합성 소재가 아닌 순수 금속 소재를 활용해 대량생산도 쉽도록 했다. 센서는 최저 섭씨 영하 10도, 최고 80도에서 1만 회 이상 반복 동작할 수 있다.

조 박사는 “기존 수소 센서 성능 한계를 뛰어넘어 고속 동작할 뿐만 아니라 실사용에 필요한 신뢰성, 안정성까지 확보했기에 중요한 가치를 가진다”며 “자동차, 수소 충전소, 가정 등 다양한 곳에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.