UNIST는 기계공학과 신흥주 교수팀과 전기전자공학과 김재준 교수팀이 나노공정과 딥러닝 기술을 결합해 가스의 종류와 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 전자코를 성공적으로 구현했다고 13일 밝혔다.
이번에 개발된 전자코는 나노 크기의 히터 기반 반도체 가스 센서를 사용한다. 일반적인 센서가 높은 작동 온도로 인해 많은 전력을 소모하는 반면, 이 센서는 200㎼ 이하 전력으로도 작동 가능하다. 모바일과 IoT 장치에 적합하며, 반도체 공정을 기반으로 센서를 제작해 생산성도 높다.
센서 소형화를 통해 기존 전자코의 높은 전력 소모도 줄였다. 듀티 사이클링 기술을 도입해 전력 소모를 추가로 90%까지 감소시켰다. 나노 크기의 히터는 10만분의 1초 만에 섭씨 250℃까지 순간 가열과 상온으로의 냉각이 가능해 짧은 듀티사이클에서도 원활한 가스 측정이 가능하다. 연구팀은 여러 센서가 필요하던 기존 전자코 구조를 단일 센서로도 작동하도록 개선했다.
반도체 표면의 흡착된 가스 탈착은 나노히터의 작동 속도에 비해 느리다. 이 때문에 빠르게 반복되는 듀티 사이클링에서는 히터가 냉각되는 짧은 시간 동안에도 가스 반응이 지속된다. 따라서 히터 작동과 중단 동안 서로 다른 신호를 수집할 수 있다.
이러한 이중 신호를 합성곱 신경망(CNN)으로 실시간 분석해 다양한 가스의 종류와 농도를 정확히 식별할 수 있게 됐다. 박재권기자
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