KR102293183B1 - Gas sensor using multiple sensing material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 감지재를 이용한 가스센서에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 가스센서에 광에너지에 반응하는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부와 광원을 적용하여 다종의 가스를 정확하게 감지할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있으며, 소형으로 제작이 가능한 다중 감지재를 이용한 가스센서에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor using multiple sensing materials, and more particularly, by applying to the gas sensor at least two sensor units including different oxide sensing materials responding to light energy and a light source to accurately detect multiple types of gases It relates to a gas sensor using multiple sensing materials that can be used, can reduce power consumption, and can be manufactured in a small size.
본 발명은 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 산업소재핵심기술개발-세라믹기술개발사업[과제관리번호: 20002694, 과제명: 광에너지 활성 세라믹 소재 기반 상온구동 다종 가스센서 기술 개발], 산업통상자원부 및 한국산업기술진흥원의 수송기기 특화조명 핵심기술 개발 전문인력양성사업[과제관리번호: N0001364, 과제명: 자동차 조명용 LED-IT 융합 핵심기술 전문 인력양성]의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.The present invention is the industrial material core technology development-ceramic technology development project of the Ministry of Trade, Industry and Energy and the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Planning [task management number: 20002694, task name: development of multi-type gas sensor technology driven at room temperature based on light energy active ceramic material], It is derived from research conducted as part of the Ministry of Resources and the Korea Institute for Advancement of Technology's development of specialized lighting technology for transportation equipment [task management number: N0001364, task name: training of specialists in LED-IT convergence core technology for automotive lighting] .
최근 환경에 대한 관심이 증폭됨에 따라 주거 공간의 쾌적화 및 유해 산업 환경의 대처 등을 위해, 위와 같은 가스센서가 널리 사용되고 있으며, 근래에는 가스센서 의 소형화 및 고정밀화에 대한 개발이 이루어지고 있다.Recently, as interest in the environment is amplified, gas sensors as described above are widely used in order to make living spaces comfortable and to cope with harmful industrial environments.
가스센서는 감지 재료에 가스가 흡착되었을 때 변화되는 재료의 물리·화학·전기적 특성을 이용하여 가스의 농도를 측정한다. 이러한 가스센서는 일반적으로 피씨비에 설치된 패키지 형태로 제작되어 전기를 공급받아 가스의 농도를 측정하게 된다. The gas sensor measures the concentration of gas by using the physical, chemical, and electrical properties of the material that change when the gas is adsorbed to the sensing material. Such a gas sensor is generally manufactured in the form of a package installed in a PCB and receives electricity to measure the concentration of the gas.
또한, 가스센서는 측정하는 가스의 종류, 농도에 따라 검출방법이 다르기 때문에 접촉연소식 가스센서, 반도체식 가스센서, 세라믹 가스센서 등 다양한 종류가 있다. 특히, 산화물을 이용하는 반도체식 가스센서는 다른 방식의 가스센서에 비해 가스에 대한 감도가 높고 빠른 응답 속도를 가지며 제작이 용이할 뿐 아니라 적당한 촉매제의 첨가로 특정가스에 대한 선택성의 부여가 가능하다는 장점이 있다.In addition, there are various types of gas sensors, such as a catalytic combustion gas sensor, a semiconductor gas sensor, and a ceramic gas sensor, because the detection method is different depending on the type and concentration of the gas to be measured. In particular, the semiconductor-type gas sensor using oxide has higher sensitivity to gas, has a faster response speed, and is easy to manufacture compared to other types of gas sensors. There is this.
반도체식 가스센서는 유해가스가 산화물 반도체의 감지막 표면에 노출되면 흡착 및 탈리에 의한 산화물 표면에서의 전기전도성이 변하는 성질을 이용한 것이며, 유해가스를 검출하기 위해서는 감지막을 이루는 감지물질의 온도를 300℃이상으로 균일하게 유지시켜야 한다. 따라서, 반도체식 가스센서는 상온(ordinary temperature, 20±5℃ 상태에서의 가스 센싱이 이루어질 수 없게 되며, 고온에 의한 측정가스의 대류 및 가스 센싱의 오차가 발생하는 문제점이 있다.The semiconductor-type gas sensor uses the property of changing the electrical conductivity on the oxide surface due to adsorption and desorption when harmful gas is exposed to the surface of the sensing film of the oxide semiconductor. It should be kept uniformly above ℃. Therefore, the semiconductor-type gas sensor cannot perform gas sensing at an ordinary temperature (20±5° C.), and there is a problem in that a convection of the measured gas and an error in gas sensing due to the high temperature occur.
또한, 가열이 필수적으로 요구되는 반도체식 가스센서는, 고온 반응열을 적용해야 하므로, 반복적인 측정이 어렵고, 감지물질 활성화 및 재생을 위해 고온 가열을 위한 저항성 히터가 함께 사용되므로, 높은 온도에 의해 소자의 수명과 활용성이 저하되며 히터의 전력 소모가 큰 문제점이 있다.In addition, since a semiconductor gas sensor that requires heating is required to apply high-temperature reaction heat, it is difficult to measure repeatedly, and a resistive heater for high-temperature heating is used together for activation and regeneration of the sensing material. There is a problem in that the life and usability of the device is reduced and the power consumption of the heater is large.
본 발명의 목적은 가스센서에 광에너지에 반응하는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부와 광원을 적용하여 다종의 가스를 정확하게 감지할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있으며, 소형으로 제작이 가능한 다중 감지재를 이용한 가스센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to apply at least two sensor units and a light source including different oxide sensing materials that respond to light energy to a gas sensor to accurately detect various types of gases, reduce power consumption, and have a compact size. It is to provide a gas sensor using multiple sensing materials that can be manufactured.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부를 포함하는 가스센서; 및 상기 센서부에 빛을 조사하여 상기 산화물 감지재를 활성화시키는 광원을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.In order to achieve this object, a gas sensor using multiple sensing materials according to the present invention includes: a gas sensor including at least two sensor units including different oxide sensing materials; and a light source irradiating light to the sensor unit to activate the oxide sensing material.
상기 산화물 감지재는 입자 또는 나노 구조의 금속 산화물일 수 있다.The oxide sensing material may be a particle or nano-structured metal oxide.
상기 광원은 단일 파장 영역을 갖는 LED로 형성될 수 있다.The light source may be formed of an LED having a single wavelength region.
상기 센서부는 기판상에 산화물 감지재 층이 형성된 구조의 센서부일 수 있다.The sensor unit may be a sensor unit having a structure in which an oxide sensing material layer is formed on a substrate.
상기 산화물 감지재 층의 주변에는 상기 산화물 감지재 층에 전류를 인가하며, 상기 산화물 감지재 층의 전류 세기와 저항 변화를 감지하는 전극이 형성될 수 있다.An electrode for applying a current to the oxide sensing material layer and sensing a change in current strength and resistance of the oxide sensing material layer may be formed around the oxide sensing material layer.
본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서는 광에너지에 반응하는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부와 광원을 적용하여 다종의 가스를 정확하게 감지할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있으며, 소형으로 제작이 가능한 효과가 있다.The gas sensor using multiple sensing materials according to the present invention can accurately detect various types of gases and reduce power consumption by applying at least two sensor units and light sources including different oxide sensing materials that respond to light energy. And it has the effect that it can be manufactured in a small size.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서에 사용되는 산화물 감지재들의 활성 에너지 밴드값을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서의 제조과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서의 전체적인 모습들을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서 측정시스템의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서 측정시스템의 모습을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서에 사용된 ZnO nanowire 산화물 감지재 샘플의 SEM 이미지이다.1 is a graph showing active energy band values of oxide sensing materials used in a gas sensor using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a gas sensor using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing the overall appearance of a gas sensor using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a state of a gas sensor measurement system using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing a state of a gas sensor measurement system using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
6 is a SEM image of a ZnO nanowire oxide sensing material sample used in a gas sensor using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, in describing the embodiments of the present invention, specific numerical values are merely examples.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서에 사용되는 산화물 감지재들의 활성 에너지 밴드값을 나타낸 그래프가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서의 제조과정을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서의 전체적인 모습들을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.1 is a graph showing active energy band values of oxide sensing materials used in a gas sensor using a multi-sensing material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a multi-sensing according to an embodiment of the present invention. A schematic diagram showing a manufacturing process of a gas sensor using ashes is shown, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the overall appearance of a gas sensor using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention.
도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서 측정시스템의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서 측정시스템의 모습을 나타낸 사진이 개시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서에 사용된 ZnO nanowire 산화물 감지재 샘플의 SEM 이미지가 개시되어 있다.4 is a schematic diagram showing a gas sensor measuring system using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a gas sensor measuring system using multiple sensing materials according to an embodiment of the present invention. is disclosed, and FIG. 6 is a SEM image of a ZnO nanowire oxide sensing material sample used in a gas sensor using a multi-sensing material according to an embodiment of the present invention.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부를 포함하는 가스센서; 및 상기 센서부에 빛을 조사하여 상기 산화물 감지재를 활성화시키는 광원을 포함하는 것으로 구성된다.Referring to these drawings, a gas sensor using multiple sensing materials according to the present invention includes: a gas sensor including at least two sensor units including different oxide sensing materials; and a light source irradiating light to the sensor unit to activate the oxide sensing material.
즉, 본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서는 광에너지에 반응하는 서로 다른 산화물 감지재를 포함하는 적어도 2개의 센서부를 포함하는 가스센서와 광원을 이용하여 가스센서를 구성함으로써, 다종의 가스에 대한 선택범위를 확장시켜 가스의 종류를 정확하게 감지할 수 있고, 각 센서부를 이용한 선택적 가스센싱을 통해 전력소모를 줄일 수 있으며, 소형으로 제작이 가능한 효과가 있다.That is, the gas sensor using multiple sensing materials according to the present invention comprises a gas sensor including at least two sensor units including different oxide sensing materials responding to light energy and a gas sensor by using a light source to configure the gas sensor, It is possible to accurately detect the type of gas by expanding the selection range for the .
또한, 상기 다중 감지재를 이용한 가스센서는, 광원의 광에너지를 이용하여 가열 없이 다양한 온도 범위에서 가스를 감지할 수 있으며, 예를 들어, 100℃ 이상의 고온, -10℃ 내지 상온, 0℃ 내지 상온, 또는 상온 내지50℃ 온도에서 가스를 감지할 수 있다.In addition, the gas sensor using the multi-sensing material can sense gas in various temperature ranges without heating by using the light energy of the light source, for example, a high temperature of 100°C or more, -10°C to room temperature, 0°C to The gas may be sensed at room temperature or at a temperature of room temperature to 50°C.
상기 산화물 감지재는 입자 또는 나노 구조의 금속 산화물일 수 있다. 공기 중의 가스와 반응하여 인가되는 전기에 의해 전류 세기와 저항 변화를 발생시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 입자 또는 나노 구조의 금속 산화물일 수 있으며, SnO2, TiO2, ZnO, CuO, NiO, CoO, In2O3, WO3, MgO, CaO, La2O3, Nd2O3, Y2O3, CeO2, PbO, ZrO2, Fe2O3, Bi2O3, V2O5, VO2, Nb2O5, Co3O4 및 Al2O3으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재료로 이루어질 수 있다.The oxide sensing material may be a particle or nano-structured metal oxide. It is not particularly limited as long as it can generate a change in current strength and resistance by electricity applied by reacting with gas in the air. For example, it may be a particle or nano-structured metal oxide, SnO 2 , TiO 2 , ZnO, CuO, NiO, CoO, In 2 O 3 , WO 3 , MgO, CaO, La 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 , CeO 2 , PbO, ZrO 2 , Fe 2 O 3 , Bi 2 O 3 , V 2 O 5 , VO 2 , Nb 2 O 5 , Co 3 O 4 and Al 2 O 3 It may be made of one material selected from the group consisting of.
또한, 상기 금속 산화물의 사이즈는 예를 들어, 1 nm 이상; 1 nm 내지 1000 ㎛; 1 nm 내지 100 ㎛; 또는 1 nm 내지 500 nm; 일 수 있다. 상기 크기는, 금속산화물의 형태 등에 따라 길이, 직경 등을 의미할 수 있다.In addition, the size of the metal oxide is, for example, 1 nm or more; 1 nm to 1000 μm; 1 nm to 100 μm; or 1 nm to 500 nm; can be The size may mean a length, a diameter, etc. according to the shape of the metal oxide.
상기 광원은 단일 파장 영역을 갖는 LED로 형성될 수 있다. 상기 LED는 바람직하게는 단일 파장 영역을 갖는 자외선 LED(UV-LED)를 사용할 수 있다. LED는 반도체 기반의 광원을 의미하며, 효율이 매우 높고(지구상의 광원중에서 가장 높은 효율을 나타냄), 모양은 반도체 기반으로 박막형 구조로서 최소화가 매우 용이하다. 또한, on/off변환이 매우 빠르고(micro second 단위로 on/off 가능), 수명이 기존 Lamp형태에 비해서 매우 길며, 외부 충격에 깨지는 소재가 아니라 세라믹으로 된 all solid state 형태인 장점이 있다. 또한, 낮은 소비전력과 높은 수명을 가지며, 낮은 열 발생량을 가진다. The light source may be formed of an LED having a single wavelength region. The LED may preferably be an ultraviolet LED (UV-LED) having a single wavelength region. LED means a semiconductor-based light source, has very high efficiency (represents the highest efficiency among light sources on earth), and has a semiconductor-based, thin-film structure that is very easy to minimize. In addition, the on/off conversion is very fast (on/off is possible in microsecond units), the lifespan is very long compared to the existing lamp type, and it has the advantage of being an all solid state type made of ceramic rather than a material that can be broken by external impact. In addition, it has low power consumption, high lifespan, and low heat generation.
자외선은 200 ~ 400nm 파장대의 빛을 뜻한다. 구체적으로 자외선은 그 파장 범위에 따라 자외선 A(Ultraviolet A; UVA), 자외선 B(Ultraviolet B; UVB), 자외선 C(Ultraviolet C; UVC) 및 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet; VUV)으로 구분된다. 자외선 A(UVA)는 315 nm 내지 400 nm의 파장 범위를 가지고, 장파 자외선(long wave UV) 또는 원자외선(deep UV)을 포함하며, 태양빛의 대부분에 해당한다. 자외선 B(UVB)는 280nm 내지 315 nm 파장 범위를 가지고, 오존층에 의해서 대부분 흡수되는 성질이 있다. 자외선 C는 200 nm 내지 280 nm의 파장 범위의 UVC(Ultraviolet C)를 포함하고, 단파 자외선(short wave UV) 또는 원자외선(deep UV)에 해당하며, 살균 등에 주로 사용된다.Ultraviolet refers to light in the wavelength range of 200 to 400 nm. Specifically, ultraviolet rays are classified into ultraviolet A (Ultraviolet A; UVA), ultraviolet B (Ultraviolet B; UVB), ultraviolet C (Ultraviolet C; UVC), and vacuum ultraviolet (VUV) according to their wavelength range. Ultraviolet A (UVA) has a wavelength range of 315 nm to 400 nm, includes long wave UV or deep UV, and corresponds to most sunlight. Ultraviolet B (UVB) has a wavelength range of 280 nm to 315 nm, and is mostly absorbed by the ozone layer. Ultraviolet C includes UVC (Ultraviolet C) in a wavelength range of 200 nm to 280 nm, and corresponds to short wave UV or deep UV, and is mainly used for sterilization and the like.
따라서, 본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서는 상기와 같은 다양한 파장영역의 UV-LED중 가스센서의 성능, 무게와 부피, 사용 전력, 제작비용 등의 제품설계 상의 선택사항을 고려하여 특정한 단일 파장 영역의 UV-LED와 다종의 산화물 감지재를 이용하여 다종의 가스를 정확하게 감지할 수 있는 가스센서를 용이하게 제작할 수 있다.Therefore, the gas sensor using the multi-sensing material according to the present invention is specific in consideration of product design options such as performance, weight and volume, power use, and manufacturing cost of the gas sensor among UV-LEDs of various wavelength ranges as described above. A gas sensor that can accurately detect various types of gases can be easily manufactured using single wavelength UV-LED and various types of oxide sensing materials.
상기 UV-LED는 산화물 감지재에 광에너지를 전달 가능하다면, 다양한 위치에서 설치될 수 있으며, 상기 센서부의 상단, 측면 및 하단 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.The UV-LED may be installed at various positions if it is possible to transmit light energy to the oxide sensing material, and may be installed on at least one of an upper end, a side surface, and a lower end of the sensor unit.
상기 센서부는 기판상에 산화물 감지재 층이 형성된 구조의 센서부로 구성될 수 있다. 즉 상기 센서부는 기판상에 산화물 감지재 층이 형성된 구조의 센서부로 구성됨으로써, 특정 가스와의 반응으로 전류의 세기와 저항값 등 전기전도도의 변화가 발생하고, 이러한 전기전도도 변화를 감지하여 특정 가스를 감지하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 산화물 감지재 층의 두께는, 예를 들어 1 nm 이상; 1 nm 내지 2000 ㎛; 1 nm 내지 200 ㎛; 또는 1 nm 내지 500 nm로 형성될 수 있다.The sensor unit may be configured as a sensor unit having a structure in which an oxide sensing material layer is formed on a substrate. That is, the sensor unit is composed of a sensor unit having a structure in which an oxide sensing material layer is formed on a substrate, so that changes in electrical conductivity such as current strength and resistance value occur in reaction with a specific gas. may be configured to detect In this case, the thickness of the oxide sensing material layer is, for example, 1 nm or more; 1 nm to 2000 μm; 1 nm to 200 μm; Or 1 nm to 500 nm may be formed.
상기 기판은, 가스센서에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 절연기판, 전도성 기판, 및 투명기판으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 유리, 사파이어, 실리콘 옥사이드, 투명필름, 알루미나, 실리콘 기판, 절연층이 증착된 기판, 스테인리스 스틸 등의 금속, 도핑된 실리콘 기판, 전도성 산화물 기판, 전도성 폴리머 기판 등일 수 있다.The substrate may be applied without limitation as long as it is applicable to a gas sensor, for example, may include at least one selected from the group consisting of an insulating substrate, a conductive substrate, and a transparent substrate, and more specifically, glass, sapphire , silicon oxide, a transparent film, alumina, a silicon substrate, a substrate on which an insulating layer is deposited, a metal such as stainless steel, a doped silicon substrate, a conductive oxide substrate, a conductive polymer substrate, and the like.
또한, 상기 산화물 감지재 층의 주변에는 상기 산화물 감지재 층에 전류를 인가하며, 상기 산화물 감지재 층의 전류 세기와 저항 변화를 감지하는 전극이 형성될 수 있다. 이때, 산화물 감지재 층이 공기 중의 가스와의 반응으로 미세한 전기전도도 변화가 발생할 경우, 별도의 가열 없이 상기 광원의 광에너지에 의해 전기전도도를 증가시켜 전류 세기와 저항의 변화가 발생하게 되고, 상기 산화물 감지재 층 주변에 형성된 전극은 이러한 전류 세기와 저항 변화를 감지하여 특정 가스의 종류와 존재 여부를 효과적으로 감지할 수 있다.Also, an electrode for applying a current to the oxide sensing material layer and sensing a change in current strength and resistance of the oxide sensing material layer may be formed around the oxide sensing material layer. At this time, when the oxide sensing material layer reacts with gas in the air to cause a slight change in electrical conductivity, the electrical conductivity is increased by the light energy of the light source without additional heating, thereby causing changes in current strength and resistance, The electrode formed around the oxide sensing material layer can sense the current strength and resistance change to effectively detect the type and presence of a specific gas.
본 발명에 따른 다중 감지재를 이용한 가스센서의 구조는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 파장의 UV-LED(2), 상기 UV-LED(2)를 중심에 안착시킨 상태에서 상기 UV-LED(2)에 전원을 인가하며 산화물 감지재에 전극이 연결되어 전류 및 저항 변화를 감지하도록 형성되는 전극 어셈블리(1), 상기 전극 어셈블리(1) 상부에서 UV-LED(2)를 커버하도록 설치되는 UV 투과 패널(3), 상기 UV 투과 패널(3) 상면에 안착되고, 상기 UV-LED(2)에 의해 조사되는 자외선에 의해 활성화되는 다종의 감지재 블록(4)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.The structure of the gas sensor using multiple sensing materials according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 3 , a single wavelength UV-LED (2) and the UV-LED (2) are seated in the center. An electrode assembly (1) formed to apply power to the UV-LED (2) and an electrode connected to an oxide sensing material to sense a change in current and resistance, and a UV-LED (2) from the upper part of the electrode assembly (1) A UV transmission panel 3 installed to cover the UV transmission panel 3, which is seated on the upper surface, and a plurality of detection material blocks 4 that are activated by UV rays irradiated by the UV-
여기서, 상기 감지재는 예를 들어, 수열합성법, VLS((Vapor-Liquid-Solid)법, 박막 증착등을 통해 합성될 수 있으며, 이와 같이 합성된 감지재를 용매에 넣어 농도를 조절한 분산액을 제작한 뒤 이를 전극 위에 분산시키고 열과 압력 등으로 안정화, 고정화시켜 감지재 블록(4)을 제작할 수 있다.Here, the sensing material can be synthesized by, for example, hydrothermal synthesis, VLS ((Vapor-Liquid-Solid) method, thin film deposition, etc. After this, the
또한, 상기와 같이 제작된 다중 감지재를 이용한 가스센서는 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은, 가스센서의 측정시스템을 통해 그 성능을 측정하여 제품의 품질을 관리할 수 있다. 상기 가스센서 측정시스템은 구체적으로, 센서 저항변화감지용 프로브(b)를 둘러싸며, 양측에 가스 유입구와 배출구가 각각 형성된 가스센서 측정용 유리 챔버(a)로 이루어진 구조의 가스센서 측정시스템으로 구성될 수 있다.In addition, the gas sensor using the multi-sensing material manufactured as described above can manage the quality of the product by measuring its performance through a gas sensor measuring system, for example, as shown in FIG. 5 . Specifically, the gas sensor measuring system is a gas sensor measuring system having a structure consisting of a glass chamber (a) for measuring a gas sensor that surrounds a probe (b) for detecting a change in sensor resistance, and has gas inlet and outlet on both sides, respectively. can be
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (5)
상기 센서부에 빛을 조사하여 상기 산화물 감지재를 활성화시키는 광원;
을 포함하는 다중 감지재를 포함하는 가스센서에 있어서,
상기 가스센서는 단일 파장의 UV-LED;
상기 UV-LED를 중심에 안착시킨 상태에서 상기 UV-LED에 전원을 인가하며 상기 산화물 감지재에 전극이 연결되어 전류 및 저항 변화를 감지하도록 형성되는 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리 상부에서 상기 UV-LED를 커버하도록 설치되는 UV 투과 패널; 및
상기 UV 투과 패널 상면에 안착되고, 상기 UV-LED에 의해 조사되는 자외선에 의해 활성화되는 다종의 감지재 블록을 포함하는, 다중 감지재를 이용한 가스센서
a gas sensor including at least two sensor units including different oxide sensing materials; and
a light source irradiating light to the sensor unit to activate the oxide sensing material;
In the gas sensor comprising a multi-sensing material comprising:
The gas sensor is a single wavelength UV-LED;
an electrode assembly configured to apply power to the UV-LED in a state in which the UV-LED is seated in the center, and to connect an electrode to the oxide sensing material to sense a change in current and resistance;
a UV transmission panel installed to cover the UV-LED on the electrode assembly; and
A gas sensor using multiple sensing materials, which is seated on the upper surface of the UV transmitting panel and includes multiple types of sensing material blocks activated by ultraviolet rays irradiated by the UV-LED
상기 산화물 감지재는 입자 또는 나노 구조의 금속 산화물인 다중 감지재를 이용한 가스센서.
According to claim 1,
The oxide sensing material is a gas sensor using a multi-sensing material that is a particle or nano-structured metal oxide.
상기 광원은 단일 파장 영역을 갖는 LED로 형성되는 다중 감지재를 이용한 가스센서.
According to claim 1,
The light source is a gas sensor using a multi-sensing material formed of an LED having a single wavelength region.
상기 센서부는 기판상에 산화물 감지재 층이 형성된 구조의 센서부인 다중 감지재를 이용한 가스센서.
According to claim 1,
The sensor unit is a gas sensor using multiple sensing materials, which is a sensor unit having a structure in which an oxide sensing material layer is formed on a substrate.
상기 산화물 감지재 층의 주변에는 상기 산화물 감지재 층에 전류를 인가하며, 상기 산화물 감지재 층의 전류 세기와 저항 변화를 감지하는 전극이 형성되는 다중 감지재를 이용한 가스센서.
5. The method of claim 4,
A gas sensor using a multi-sensing material in which an electrode is formed around the oxide sensing material layer to apply a current to the oxide sensing material layer, and to detect changes in current strength and resistance of the oxide sensing material layer.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050005899A (en) * | 2003-07-07 | 2005-01-15 | 엘지전자 주식회사 | Thin film type gas sensor and manufacturing method thereof |
| KR20110123558A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-15 | (주)와이즈산전 | Gas sensor |
| KR20180067361A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Gas sensor, fabricating method for gas sensor, gas sensing device |
| KR20190020942A (en) * | 2017-08-22 | 2019-03-05 | 한국광기술원 | Two-way gas sensor package and assembling method thereof |
| KR101997367B1 (en) | 2016-12-19 | 2019-07-08 | 세종대학교산학협력단 | Conductive filament-based gas sensor and gas sensing method using the same |
| KR102046362B1 (en) | 2013-02-15 | 2019-11-19 | 한국전자통신연구원 | gas sensor and manufacturing method of the same |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050005899A (en) * | 2003-07-07 | 2005-01-15 | 엘지전자 주식회사 | Thin film type gas sensor and manufacturing method thereof |
| KR20110123558A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-15 | (주)와이즈산전 | Gas sensor |
| KR102046362B1 (en) | 2013-02-15 | 2019-11-19 | 한국전자통신연구원 | gas sensor and manufacturing method of the same |
| KR20180067361A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Gas sensor, fabricating method for gas sensor, gas sensing device |
| KR101997367B1 (en) | 2016-12-19 | 2019-07-08 | 세종대학교산학협력단 | Conductive filament-based gas sensor and gas sensing method using the same |
| KR20190020942A (en) * | 2017-08-22 | 2019-03-05 | 한국광기술원 | Two-way gas sensor package and assembling method thereof |
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