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노준석 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 습도에 따라 받아들이는 가시광선의 파장대가 다른 습도 센서를 개발함. 특정 파장대의 가시광선만을 투과시켜 원하는 색을 나타낼 수 있으며, 흡수되는 가시광선은 태양전지에 저장돼 추가적 전기도 필요 없음. 연구팀은 색 변화에 따라 습도를 예측하는 센서로 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있음.

연구팀이 개발한 센서는 ‘패브리 페로 간섭’ 현상을 활용했음. 이 현상은 여러 파장이 필터에 입사되면 특정 공간에서 다중간섭현상을 발생시켜 특정한 파장만 투과시키고, 다른 파장들은 반사함으로써 원하는 데이터만 선별함.

연구팀은 이 현상을 일으키기 위해 키토산 하드로겔을 금속 사이에 넣는 형태로 제작했음. 그 결과 연구팀은 주변 습도에 따라 실시간으로 투과되는 빛의 공진 파장이 변하는 것을 확인했음. 연구팀은 “키토산 하이드로겔이 주변의 습도 변화에 따라 팽창과 수축을 반복하기 때문”이라고 설명함.

연구팀은 이 형태를 이용해 주변 습도에 따라 색이 변하는 필터를 개발했음. 그런 다음 이 필터를 태양전지와 결합해 수분 센서를 제작했음. 연구팀은 “설계 원리는 필터의 공진파장을 태양전지의 흡수도가 급격하게 변하는 파장대와 겹치도록 하는 것”이라며 “이 필터는 수분량에 따라 태양전지의 빛 흡수량이 변하고, 이 변화에 따라 전류변화로 이어져 주변 습도를 감지 할 수 있도록 설계됐다”고 설명함.

노 교수는 “이 기술은 전원을 공급할 수 없고, 원자력발전소와 같이 사람의 손이 닿기 어려운 곳에서 사용될 수 있는 센싱 기술”이라고 밝힘.

본 연구 성과는 ‘Advanced Optical Materials’ 지에 게재됨