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루테늄 산화물 나노시트 기반 초정밀 에탄올 가스 센서 및 실시간 음주 측정 시스템 개발

기계공학과 김종백 교수 연구팀(공동 1저자 박원근 박사과정생)은 루테늄 산화물(RuO2) 나노시트를 활용한 고민감도의 에탄올 가스 센서를 개발하고, 실시간 음주 측정 시스템을 구현하였다. 연구팀은 박리 공법을 통해 합성된 2차원 RuO2 나노시트를 주석 산화물(SnO2) 박막에 결합하여 가스 센서의 반응성을 극대화하였다. 개발된 센서는 기존의 순수 SnO2 박막 센서 대비 에탄올 가스에 대해 3배 이상의 높은 감도(337% 향상)를 나타냈으며, 특히 5 ppb(parts-per-billion) 수준의 초미세 농도까지 정밀하게 검출할 수 있는 성능을 입증하였다. 또한, 연구팀은 마이크로 히터가 통합된 공중 부양막(Suspended membrane) 구조를 채택하여 30 mW 미만의 초저전력으로도 장시간 안정적인 작동이 가능하도록 설계하였다. 이를 실제 음주 호기 환경에 적용한 결과, 시중의 상업용 음주 측정기와의 높은 상관관계를 보이며 실시간 호흡 알코올 농도(BrAC) 모니터링이 가능함을 확인하였다. 본 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 2025년 11월, 네이처(Nature) 자매지인 국제 저명 학술지 'Microsystems & Nanoengineering' (Impact Factor: 9.9)에 게재되었다.

관련 논문 링크: https://www.nature.com/articles/s41378-025-01055-6