KR102338846B1 - Color gas sensor using MIM structural coloration and Gas detector having thereof - Google Patents

Color gas sensor using MIM structural coloration and Gas detector having thereof Download PDF

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KR102338846B1 KR1020210113983A KR20210113983A KR102338846B1 KR 102338846 B1 KR102338846 B1 KR 102338846B1 KR 1020210113983 A KR1020210113983 A KR 1020210113983A KR 20210113983 A KR20210113983 A KR 20210113983A KR 102338846 B1 KR102338846 B1 KR 102338846B1
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Abstract

본 발명은 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것으로, MIM 구조를 사용하는 가스 센서는 제1메탈층; 상기 제1메탈층 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 인슐레이터층; 상기 인슐레이터층 하부에 구비되며, 광택을 가지는 제2메탈층을 포함하며, 상기 제1메탈층이 기체와 반응하여 두께가 변화되거나, 상기 인슐레이터층이 기체와 반응하여 굴절률이 변화되며, 기체에 의해 상기 제1메탈층의 두께가 변화되어 색깔이 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층의 굴절률이 변화되어 색깔이 표시되는 것을 특징으로 하는 것이며, MIM 구조를 사용하는 가스 센서를 포함하는 가스 검출장치는, 상기 가스 센서; 상기 가스 센서 상부에 구비되면, 기체를 통과시키는 기체 투과층; 상기 가스 센서가 부착되는 본체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure and a gas detection device including the same, wherein the gas sensor using the MIM structure includes a first metal layer; an insulator layer disposed under the first metal layer and having optically transparent or translucent properties; It is provided under the insulator layer and includes a second metal layer having a luster, and the thickness of the first metal layer is changed by reacting with the gas, or the refractive index is changed by the reaction of the insulator layer with the gas by the gas A gas detection device including a gas sensor using a MIM structure is characterized in that the color is displayed by changing the thickness of the first metal layer, or the refractive index of the insulator layer is changed by gas to display the color , the gas sensor; When provided on the gas sensor, a gas permeable layer through which the gas; and a main body to which the gas sensor is attached.

Description

MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치 {Color gas sensor using MIM structural coloration and Gas detector having thereof}A gas sensor using a MIM structure and a gas detection device including the same {Color gas sensor using MIM structural coloration and Gas detector having thereof}

본 발명은 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체와 반응하여 두께가 변화하는 제1메탈층과 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 인슐레이터층을 포함하는 MIM 구조를 사용함에 따라, 감지되는 기체에 의해 색깔이 표시되는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure and a gas detection device including the same, and more particularly, it includes a first metal layer whose thickness changes by reacting with gas and an insulator layer whose refractive index changes by reacting with the gas. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure in which a color is displayed by a gas detected by using the MIM structure, and a gas detection device including the same.

NOX 가스는 수백 PPM 이상이 사람에게 노출되었을 경우 폐질환을 포함한 각종 호흡기 질환에 문제를 일으킬 수 있는 유해가스로, 이에 대한 센싱 및 정화가 필요한 가스이다. NO X gas is a harmful gas that can cause problems in various respiratory diseases, including lung disease, when exposed to more than several hundred PPM to humans. It is a gas that requires sensing and purification.

NOX 가스를 센싱하기 위해서 NOX 가스 센서가 사용되고 있으며, 종래의 NOX 가스 센서는 대부분 WO3 등의 반도체 소재와 MOFSET 구조 등을 이용하여 만들어진다. 종래의 NOX 가스의 작동 방법을 살펴보면 다음과 같다. In order to sense NO x gas, a NO x gas sensor is used, and most conventional NO x gas sensors are made using a semiconductor material such as WO 3 and a MOFSET structure. Looking at the operation method of the conventional NO X gas as follows.

종래의 NOX 가스 센서는 WO3 등의 소재로 회로를 구성하고, 별도의 가열 장치가 회로를 지나가게 된다. NOX 가스가 이를 지나가면 회로 부분이 도핑 되고, 이때 해당 회로의 저항값이 변하면서 이 변화를 MOFSET 등의 구조에서 증폭시켜 NOX 가스를 측정하게 된다. In the conventional NO X gas sensor , a circuit is made of a material such as WO 3 , and a separate heating device passes through the circuit. When NO x gas passes through it, the circuit part is doped, and at this time, the resistance value of the circuit is changed and this change is amplified in a structure such as a MOFSET to measure NO x gas.

종래의 NOX 가스 센서는 민감도가 높다는 장점이 있으나, 장치를 구축하기 위해 별도의 가열장치와 회로에 흐르는 전류값을 측정하는 별도의 측정장비가 필요하다는 단점이 있다. The conventional NO X gas sensor has the advantage of high sensitivity, but has a disadvantage that a separate heating device and a separate measuring device for measuring the current value flowing through the circuit are required to construct the device.

일반적인 산업분야에서는 NOX 가스를 정밀하게 측정해야 하는 경우도 있으나, NOX 가스를 간단하게 측정해야 하는 경우도 발생할 수 있다. 이 경우 별도의 가열장치와 측정 장비가 필요한 종래의 NOX 가스 센서를 제작하여 사용하는 것은 적합하지 않으며, 이에 가스를 간단하게 측정하면서 제작이 용이한 가스 센서가 필요한 실정이다. In general industrial fields, but also need to precisely measure the NO X gas may occur may need simply measure the NO X gas. In this case, it is not suitable to manufacture and use a conventional NO X gas sensor that requires a separate heating device and measuring equipment. Therefore, a gas sensor that is easy to manufacture while simply measuring gas is required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 기체와 반응하여 두께가 변화하는 제1메탈층과 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 인슐레이터층을 포함하는 MIM 구조를 사용함에 따라, 감지되는 기체에 의해 색깔이 표시되는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것이다. The present invention is to solve the above problems, and more specifically, by using a MIM structure including a first metal layer whose thickness changes by reacting with a gas and an insulator layer whose refractive index changes by reacting with the gas, sensing It relates to a gas sensor using a MIM structure in which a color is displayed by a gas, and a gas detection device including the same.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서는, 제1메탈층; 상기 제1메탈층 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 인슐레이터층; 상기 인슐레이터층 하부에 구비되며, 광택을 가지는 제2메탈층을 포함하며, 상기 제1메탈층이 기체와 반응하여 두께가 변화되거나, 상기 인슐레이터층이 기체와 반응하여 굴절률이 변화되며, 기체에 의해 상기 제1메탈층의 두께가 변화되어 색깔이 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층의 굴절률이 변화되어 색깔이 표시되는 것을 특징으로 하는 것이다. A gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above-described problems, a first metal layer; an insulator layer disposed under the first metal layer and having optically transparent or translucent properties; It is provided under the insulator layer and includes a second metal layer having a luster, and the thickness of the first metal layer is changed by reacting with the gas, or the refractive index is changed by the reaction of the insulator layer with the gas by the gas It is characterized in that the color is displayed as the thickness of the first metal layer is changed, or the color is displayed because the refractive index of the insulator layer is changed by the gas.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 제1메탈층은 기체에 의해 부식되면서 두께가 변화될 수 있다. The thickness of the first metal layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above-described problems may be changed while being corroded by the gas.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 인슐레이터층의 두께는 10 내지 1000 nm 일 수 있다. The thickness of the insulator layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems may be 10 to 1000 nm.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 제1메탈층의 두께는 5 내지 50 nm 일 수 있다. The thickness of the first metal layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems may be 5 to 50 nm.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 제2메탈층의 두께는 5 nm 이상일 수 있다. The thickness of the second metal layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems may be 5 nm or more.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 제1메탈층과 반응하여 상기 제1메탈층의 두께를 변화시키거나, 상기 인슐레이터층과 반응하여 상기 인슐레이터층의 굴절률을 변화시키는 기체는 NOX, SOX, HF, NH4 중 어느 하나 이상을 포함하는 부식성 기체일 수 있다.The thickness of the first metal layer is changed by reacting with the first metal layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems, or the refractive index of the insulator layer is changed by reacting with the insulator layer. The changing gas may be a corrosive gas including any one or more of NO X , SO X , HF and NH 4 .

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 제1메탈층과 상기 제2메탈층은, Ag, Sn, Ni, Al, Pt, Au 중 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. The first metal layer and the second metal layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems may be made of any one of Ag, Sn, Ni, Al, Pt, and Au. have.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 상기 인슐레이터층은, SiO2, WO3, TiO2, Cr Doped TiO2, Al2O3, PO3, Hydrogel, Nafion 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. The insulator layer of the gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above problems is, SiO 2 , WO 3 , TiO 2 , Cr Doped TiO 2 , Al 2 O 3 , PO 3 , Hydrogel, Nafion any can be made into one.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서는 점착제가 구비된 기재층이 더 포함할 수 있다. The gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above-described problems may further include a base layer provided with an adhesive.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 MIM 구조를 사용하는 가스 센서를 포함하는 가스 검출장치는, 가스 센서; 상기 가스 센서 상부에 구비되면, 기체를 통과시키는 기체 투과층; 상기 가스 센서가 부착되는 본체부;를 포함하며, 상기 가스 센서는, 제1메탈층; 상기 제1메탈층 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 인슐레이터층; 상기 인슐레이터층 하부에 구비되며, 광택을 가지는 제2메탈층을 포함하며, 상기 제1메탈층이 기체와 반응하여 두께가 변화되거나, 상기 인슐레이터층이 기체와 반응하여 굴절률이 변화되며, 기체에 의해 상기 제1메탈층의 두께가 변화되어 색깔이 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층의 굴절률이 변화되어 색깔이 표시되는 것을 특징으로 하는 것이다. A gas detection apparatus including a gas sensor using the MIM structure of the present invention for solving the above-described problems, the gas sensor; When provided on the gas sensor, a gas permeable layer through which the gas; a body portion to which the gas sensor is attached, wherein the gas sensor includes: a first metal layer; an insulator layer disposed under the first metal layer and having optically transparent or translucent properties; It is provided under the insulator layer and includes a second metal layer having a luster, and the thickness of the first metal layer is changed by reacting with the gas, or the refractive index is changed by the reaction of the insulator layer with the gas by the gas It is characterized in that the color is displayed by changing the thickness of the first metal layer, or the color is displayed by changing the refractive index of the insulator layer by the gas.

본 발명은 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것으로, 기체와 반응하여 두께가 변화하는 제1메탈층과 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 인슐레이터층을 포함하는 MIM 구조를 사용하여 기체를 감지함에 따라 별도의 측정장치 없이 용이하게 기체를 감지할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure and a gas detection device including the same, comprising a MIM structure including a first metal layer whose thickness changes by reacting with a gas and an insulator layer whose refractive index changes by reacting with the gas. There is an advantage in that gas can be easily detected without a separate measuring device as it is used to detect gas.

본 발명은 별도의 가열 장치가 필요하지 않음에 따라 전력소비와 발열이 적은 장점이 있으며, 본 발명은 제작비용이 저렴해서 산업상 이용 가능성이 높은 장점이 있다. The present invention has the advantage of low power consumption and heat generation as a separate heating device is not required, and the present invention has the advantage of high industrial applicability due to low manufacturing cost.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 제1메탈층과 인슐레이터층의 두께를 나타내는 도면이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서의 각 층의 재질을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIM구조를 시간 영역 유한 차분법(FDTD)으로 해석한 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인슐레이터층의 두께에 따른 흡수픽을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인슐레이터층의 두께에 따른 가스 센서에 구현되는 컬러 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 포터블 디바이스에 MIM 구조를 사용하는 가스 센서가 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 의복에 MIM 구조를 사용하는 가스 센서가 구비된 것을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the configuration of a gas sensor using a MIM structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the thickness of the first metal layer and the insulator layer of the gas sensor using the MIM structure according to an embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) are diagrams showing the material of each layer of the gas sensor using the MIM structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an analysis of the MIM structure by a time domain finite difference method (FDTD) according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an absorption pick according to a thickness of an insulator layer according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a color change implemented in a gas sensor according to a thickness of an insulator layer according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing that a gas sensor using a MIM structure is provided in a portable device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a view showing that the gas sensor using the MIM structure to the garment according to an embodiment of the present invention is provided.

본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.This specification clarifies the scope of the present invention, explains the principles of the present invention, and discloses embodiments so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention. The disclosed embodiments may be implemented in various forms.

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as “comprises” or “may include” that may be used in various embodiments of the present invention indicate the existence of a corresponding disclosed function, operation, or component, and may include one or more additional functions, operations, or Components, etc. are not limited. In addition, in various embodiments of the present invention, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification is present, It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어, 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected to and coupled to” another component, the component may be directly connected or coupled to the other component, but between the component and the other component. It should be understood that there may be other new components in the On the other hand, when it is said that an element is "directly connected" or "coupled" to another element, it will be understood that no new element exists between the element and the other element. should be able to

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. used herein may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명은 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것으로, 기체와 반응하여 두께가 변화하는 제1메탈층과 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 인슐레이터층을 포함하는 MIM 구조를 사용함에 따라, 감지되는 기체에 의해 색깔이 표시되는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure and a gas detection device including the same, comprising a MIM structure including a first metal layer whose thickness changes by reacting with a gas and an insulator layer whose refractive index changes by reacting with the gas. The present invention relates to a gas sensor using a MIM structure in which a color is displayed by a gas to be sensed according to use, and a gas detection device including the same.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치에서 검출되는 기체는 NOX, SOX, HF, NH4 등을 포함하는 부식성 가스일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1메탈층과 반응하여 제1메탈층의 두께를 변화시키거나 인슐레이터층과 반응하여 인슐레이터층의 굴절률을 변화시킬 수 있는 기체라면 다양한 기체일 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. The gas detected by the gas sensor using the MIM structure according to an embodiment of the present invention and the gas detection device including the same may be a corrosive gas including NO X, SO X , HF, NH 4, etc., but is limited thereto No, any gas capable of changing the thickness of the first metal layer by reacting with the first metal layer or changing the refractive index of the insulator layer by reacting with the insulator layer may be various gases. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 제1메탈층(110), 인슐레이터층(120), 제2메탈층(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention includes a first metal layer 110 , an insulator layer 120 , and a second metal layer 130 .

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 메탈(Metal)-절연체(Insulator)-메탈(Metal)의 구조로 이루어진 MIM 구조를 사용하는 것으로, MIM 구조를 통해 가시광선 영역의 일부 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하여 빛(컬러)을 구현할 수 있게 된다. The gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention uses a MIM structure consisting of a metal-insulator-metal structure, and the visible light region through the MIM structure. Light (color) can be realized by selectively absorbing light in some wavelength bands.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조에 백색광(10)을 조사하면, 두 개의 메탈 미러층(제1메탈층, 제2메탈층) 사이에 갇힌 빛이 인슐레이터층에서 공명을 일으키는 동시에 메탈 미러층(제1메탈층, 제2메탈층)에서 가시광선 영역의 일부 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하여 반사색(20)이 구현될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 2 , when white light 10 is irradiated to the MIM structure according to the embodiment of the present invention, the light trapped between the two metal mirror layers (the first metal layer and the second metal layer) is the insulator layer. At the same time, the reflection color 20 may be realized by selectively absorbing light of a partial wavelength band in the visible ray region in the metal mirror layer (the first metal layer and the second metal layer).

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)의 상기 제1메탈층(110)은 기체와 반응하여 두께가 변화될 수 있으며, 상기 제1메탈층(110)의 두께가 변화됨에 따라 흡수되는 빛의 파장대가 변경되면서 색 변화가 시인될 수 있다. The thickness of the first metal layer 110 of the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention may be changed by reacting with a gas, and the thickness of the first metal layer 110 may be changed Accordingly, a color change may be recognized as the wavelength band of the absorbed light is changed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)의 상기 인슐레이터층(120)은 기체와 반응하여 굴절률이 변화될 수 있으며, 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률이 변화됨에 따라 흡수되는 빛의 파장대가 변경되면서 색이 구현될 수 있다. In addition, the refractive index of the insulator layer 120 of the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention may be changed by reacting with the gas, and as the refractive index of the insulator layer 120 is changed, A color may be realized as the wavelength band of the absorbed light is changed.

이를 위해 상기 제1메탈층(110)은 기체와 반응을 일으켜 두께가 변화되는 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 인슐레이터층(120)은 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 재질로 이루어질 수 있다. To this end, the first metal layer 110 may be made of a metal whose thickness is changed by reacting with the gas, and the insulator layer 120 may be made of a material whose refractive index is changed by reacting with the gas.

상기 제1메탈층(110)은 기체와 반응하여 두께가 변화하는 금속으로 이루어질 수 있는 것으로, 상기 제1메탈층(110)은 기체에 의해 부식되면서 두께가 변화될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1메탈층(110)은 부식 이외에도 다른 기체와의 화학 반응으로 인해 두께가 변화될 수도 있다. The first metal layer 110 may be made of a metal whose thickness is changed by reacting with a gas, and the thickness of the first metal layer 110 may be changed while being corroded by the gas. However, the present invention is not limited thereto, and the thickness of the first metal layer 110 may be changed due to chemical reaction with other gases in addition to corrosion.

상기 제1메탈층(110)과 상기 제2메탈층(130) 사이에서 조사되는 백색광(10)의 빛을 가두기 위해 상기 제1메탈층(110)은 광택과 반사율을 가지는 금속으로 이루어질 수 있다. In order to confine the light of the white light 10 irradiated between the first metal layer 110 and the second metal layer 130 , the first metal layer 110 may be made of a metal having gloss and reflectivity.

구체적으로, 상기 제1메탈층(110)은 Ag, Sn, Ni, Al, Pt, Au 중 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1메탈층(110)은 이에 한정되는 것은 아니며, 기체와 화학 반응을 하여 두께가 변화되면서 광택과 반사율을 가지는 금속이라면 다양한 금속일 수 있다. Specifically, the first metal layer 110 may be formed of any one of Ag, Sn, Ni, Al, Pt, and Au. However, the first metal layer 110 is not limited thereto, and may be various metals as long as the thickness is changed by chemical reaction with the gas and has gloss and reflectivity.

상기 인슐레이터층(120)은 상기 제1메탈층(110) 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 것이다. 상기 인슐레이터층(120)은 광학적으로 투명성을 가지는 세라믹 또는 폴리머로 구성되는 것으로, 상기 인슐레이터층(120)은, SiO2, WO3, TiO2, Cr Doped TiO2, Al2O3, PO3, Hydrogel, Nafion 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. The insulator layer 120 is disposed under the first metal layer 110 and is optically transparent or translucent. The insulator layer 120 is composed of a ceramic or polymer having optical transparency, and the insulator layer 120 is SiO 2 , WO 3 , TiO 2 , Cr Doped TiO 2 , Al 2 O 3 , PO 3 , Hydrogel or Nafion may be used.

상기 인슐레이터층(120)은 기체와 반응하여 굴절률이 변화될 수 있는 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는, 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률이 변화되어 색 변화가 시인될 수 있다. The insulator layer 120 may change its refractive index by reacting with a gas. In the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention, the refractive index of the insulator layer 120 is changed to change the color. Changes can be acknowledged.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는, 기체에 의해 상기 제1메탈층(110)의 두께가 변화되어 색 변화가 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률이 변화되어 색 변화가 표시될 수 있는 것이다. 상기 제1메탈층(110)의 두께 변화와 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률 변화가 선택적으로 조합하거나 상기 제1메탈층(110)의 두께 변화와 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률 변화 모두가 이용되어 색 변화가 표시될 수 있다. That is, in the gas sensor 100 using the MIM structure according to the embodiment of the present invention, the thickness of the first metal layer 110 is changed by the gas to display a color change, or the insulator layer ( 120) is changed so that a color change can be displayed. The change in the thickness of the first metal layer 110 and the change in the refractive index of the insulator layer 120 are selectively combined, or the change in the thickness of the first metal layer 110 and the change in the refractive index of the insulator layer 120 are both used. and a color change may be displayed.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)에서 상기 제1메탈층(110)과 반응하여 상기 제1메탈층(110)의 두께를 변화시키거나, 상기 인슐레이터층(120)과 반응하여 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률을 변화시키는 기체는 NOX, SOX, HF, NH4 중 어느 하나 이상을 포함하는 부식성 가스 일 수 있다. In the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention, the thickness of the first metal layer 110 is changed by reacting with the first metal layer 110 or the insulator layer 120 . The gas that reacts with and changes the refractive index of the insulator layer 120 may be a corrosive gas including at least one of NO X , SO X , HF and NH 4 .

다만, 상기 기체는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1메탈층(110)과 반응하여 상기 제1메탈층(110)의 두께를 변화시키거나, 상기 인슐레이터층(120)과 반응하여 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률을 변화시킬 수 있다면 다양한 기체일 수 있다. However, the gas is not limited thereto, and reacts with the first metal layer 110 to change the thickness of the first metal layer 110 or reacts with the insulator layer 120 to react with the insulator layer ( 120) can be a variety of gases if the refractive index can be changed.

상기 제2메탈층(130)은 상기 인슐레이터층(120) 하부에 구비되며, 광택을 가지는 것이다. 상기 제1메탈층(110)과 상기 제2메탈층(130) 사이에서 조사되는 백색광(10)의 빛을 가두기 위해 상기 제2메탈층(130)은 광택과 반사율을 가지는 금속으로 이루어질 수 있다. The second metal layer 130 is provided under the insulator layer 120 and has a luster. In order to confine the light of the white light 10 irradiated between the first metal layer 110 and the second metal layer 130 , the second metal layer 130 may be made of a metal having gloss and reflectivity.

구체적으로, 상기 제2메탈층(130)은 Ag, Sn, Ni, Al, Pt, Au 중 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제2메탈층(130)은 이에 한정되는 것은 아니며, 광택과 반사율을 가지는 금속이라면 다양한 금속일 수 있다. Specifically, the second metal layer 130 may be formed of any one of Ag, Sn, Ni, Al, Pt, and Au. However, the second metal layer 130 is not limited thereto, and may be a variety of metals as long as the metal has luster and reflectance.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 점착제가 구비되는 기재층(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 기재층(140)은 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)를 다른 장치와 결합하기 위한 것으로, 상기 기재층(140)은 glass, polymer, graphite 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1 , the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention may further include a base layer 140 provided with an adhesive. The base layer 140 is for combining the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention with other devices, and the base layer 140 is made of various materials such as glass, polymer, graphite, and the like. can

도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 상기 인슐레이터층(120)은 복수 개의 층으로 이루어질 수도 있다. 상기 인슐레이터층(120)은 기체에 의해 굴절률이 변화될 수 있는 것으로, 굴절률을 다양하게 변화시키기 위해 상기 인슐레이터층(120)은 복수 개의 층으로 이루어질 수도 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B , the insulator layer 120 may include a plurality of layers. The insulator layer 120 may have a refractive index changeable by a gas, and in order to variously change the refractive index, the insulator layer 120 may be formed of a plurality of layers.

도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 기체 투과층(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 기체 투과층(160)은 상기 제1메탈층(110) 상부에 구비될 수 있는 것으로, 상기 기체 투과층(160)을 통해 상기 제1메탈층(110) 상부로 기체가 유입될 수 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B , the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention may further include a gas permeable layer 160 . The gas permeable layer 160 may be provided on the upper portion of the first metal layer 110 , and gas may be introduced into the upper portion of the first metal layer 110 through the gas permeable layer 160 .

상기 기체 투과층(160)을 형성하면, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)를 인디케이터로써 사용할 수 있게 된다. 구체적으로, 상기 기체 투과층(160)에 경고 문구, 경고 형상 등 지정된 형상으로 기체가 통과할 수 있는 투과부를 형성하면, 상기 투과부의 형상을 따라 색깔이 발현될 수 있게 된다. When the gas permeable layer 160 is formed, the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention can be used as an indicator. Specifically, if a transmission part through which gas can pass is formed in a specified shape, such as a warning phrase or a warning shape, in the gas transmission layer 160 , a color can be expressed according to the shape of the transmission part.

또한, 상기 기체 투과층(160)을 통해 지정된 기체만 통과시키면서 다른 물질을 거를 수도 있다. 상기 기체 투과층(160)은 지정된 기체만 통과시킬 수 있는 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 습기, 염분 등과 같은 다른 오염 물질을 통과시키지 않아 가스 센서(100)를 보호할 수 있다. In addition, other materials may be filtered while passing only a designated gas through the gas permeable layer 160 . The gas permeable layer 160 may be formed of a membrane that allows only a designated gas to pass therethrough, and through this, other contaminants such as moisture and salt do not pass through, thereby protecting the gas sensor 100 .

상기 기체 투과층(160)은 고어텍스 등의 불소코팅 섬유를 포함하는 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기체에 의해 손상되지 않으면서 기체를 투과시킬 수 있다면 다양한 재질로 이루어질 수 있다. The gas permeable layer 160 may be made of a material including a fluorine-coated fiber such as Gore-Tex, but is not limited thereto, and may be made of various materials as long as it can transmit gas without being damaged by the gas.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)의 상기 제1메탈층(110)의 두께는 5 내지 50 nm 로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 인슐레이터층(120)의 두께는 10 내지 1000 nm 로 이루어지는 것이 바람직하다. The thickness of the first metal layer 110 of the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention is preferably 5 to 50 nm, and the thickness of the insulator layer 120 is 10 to It is preferably made of 1000 nm.

인간은 가시광선 영역에 대한 빛(컬러)을 인식할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 가시광선 영역에서 반사색(20)을 구현해야 한다. 이를 위해 상기 인슐레이터층(120)의 두께는 10 내지 1000 nm 로 이루어지는 것이 바람직하다. Since humans can recognize light (color) in the visible ray region, the gas sensor 100 using the MIM structure according to the embodiment of the present invention must implement the reflected color 20 in the visible ray region. For this purpose, the thickness of the insulator layer 120 is preferably 10 to 1000 nm.

구체적으로, 상기 인슐레이터층(120)의 두께가 가시광선 파장(800nm 이하) 일 때 상기 가스 센서(100)로 가시광선 영역에서 반사색을 구현할 수 있게 되는데, 상기 인슐레이터층(120)의 두께가 지나치게 두꺼우면(1000nm 이상이면) 컬러의 선명도가 떨어짐에 따라 시인성이 좋지 않은 문제점이 있다. Specifically, when the thickness of the insulator layer 120 is a visible ray wavelength (800 nm or less), the gas sensor 100 can implement a reflected color in the visible ray region, but the thickness of the insulator layer 120 is excessively If it is thick (1000 nm or more), there is a problem in that visibility is not good as the color clarity is lowered.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIM구조를 시간 영역 유한 차분법(FDTD)으로 해석한 것으로, 도 4를 참조하면, 상기 인슐레이터층(120)의 두께가 10 내지 400nm 일 때 뚜렷한 흡수픽(파란색 선)을 확인할 수 있다. 상기 인슐레이터층(120)의 두께가 1000nm가 넘어가면 파란색 선의 중첩이 심해져서 복합픽이 심해질 수 있으며, 이에 따라 컬러의 선명도가 떨어짐에 따라 시인성이 저하될 수 있다. 4 is an analysis of the MIM structure according to an embodiment of the present invention by a time domain finite difference method (FDTD). Referring to FIG. 4, when the thickness of the insulator layer 120 is 10 to 400 nm, a clear absorption peak ( blue line). When the thickness of the insulator layer 120 exceeds 1000 nm, the overlap of the blue line may become severe, and the complex pick may become severe, and thus the visibility may be deteriorated as the color sharpness is lowered.

상기 인슐레이터층(120)의 두께가 너무 작으면(5nm), 상기 인슐레이터층(120)의 제작이 어려우며, 가시광선 영역에서 반사색(20)을 구현하기 어렵기 때문에, 상기 인슐레이터층(120)의 두께는 5nm 보다 큰 것이 바람직하다. If the thickness of the insulator layer 120 is too small (5 nm), it is difficult to manufacture the insulator layer 120 and it is difficult to realize the reflective color 20 in the visible ray region. The thickness is preferably greater than 5 nm.

상기 제1메탈층(110)의 두께는 5 내지 50 nm 로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제1메탈층(110)의 두께가 5nm 이상일 때 가시광선 영역에서 반사색(20)을 구현할 수 있으며, 상기 제1메탈층(110)의 두께가 5nm 보다 작으면 가시광선 영역에서 선명한 반사색(20)을 구현하기 어려운 문제점이 있다.The thickness of the first metal layer 110 is preferably 5 to 50 nm. When the thickness of the first metal layer 110 is 5 nm or more, the reflective color 20 can be realized in the visible ray region, and when the thickness of the first metal layer 110 is less than 5 nm, the reflective color is vivid in the visible ray region. (20) is difficult to implement.

또한, 상술한 바와 같이 상기 제1메탈층(110)은 기체와 반응하여 두께가 변화될 수 있는데, 상기 제1메탈층(110)의 두께가 5nm 보다 작으면 두께가 줄어들 수 있는 영역이 없어서 센서로서의 역할을 하기 어려운 문제점이 있다. In addition, as described above, the thickness of the first metal layer 110 may be changed by reacting with the gas. If the thickness of the first metal layer 110 is less than 5 nm, there is no region where the thickness can be reduced, so There is a problem that it is difficult to play a role as a .

상기 제1메탈층(110)의 두께는 50nm 이하인 것이 바람직하다. 도 5를 참조하면, 상기 제1메탈층(110)의 두께가 35nm 이상부터 컬러 변화의 폭이 적어지며, 육안으로는 전반사가 발생하여 silver 또는 gold로 컬러가 시인됨에 따라 육안으로 컬러를 감지하기 어려운 문제점이 있다. The thickness of the first metal layer 110 is preferably 50 nm or less. Referring to FIG. 5 , the width of color change decreases from the thickness of the first metal layer 110 of 35 nm or more, and the color is visually recognized as silver or gold due to total reflection with the naked eye. There is a difficult problem.

또한, 도 6을 참조하면, 상기 제1메탈층(110)의 두께가 5nm 보다 작거나 50nm 보다 크면, 상기 제1메탈층(110)과 상기 제2메탈층(130) 사이에서 공명(resonance) 현상이 줄어들어 컬러 시인이 되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 상기 제1메탈층(110)의 두께는 5nm 내지 50nm 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 제1메탈층(110)의 두께는 5nm 내지 35nm 인 것이 좋다. Also, referring to FIG. 6 , when the thickness of the first metal layer 110 is less than 5 nm or greater than 50 nm, resonance occurs between the first metal layer 110 and the second metal layer 130 . There is a problem in that the phenomenon is reduced and color recognition is not possible. Accordingly, the thickness of the first metal layer 110 is preferably 5 nm to 50 nm, and more preferably, the thickness of the first metal layer 110 is 5 nm to 35 nm.

상기 제2메탈층(130)의 두께는 5nm 이상인 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 상기 제2메탈층(130)은 반사판 역할을 할 수 있는 것이기 때문에, 이를 위해 상기 제2메탈층(130)의 두께는 5nm 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 30nm 이상인 것이 좋다. The thickness of the second metal layer 130 is preferably 5 nm or more. Referring to FIG. 2 , since the second metal layer 130 can serve as a reflector, for this purpose, the thickness of the second metal layer 130 is preferably 5 nm or more. More preferably, it is good that it is 30 nm or more.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 별도의 가열 장치를 포함할 수도 있다. 상기 가열 장치는 가스와의 반응성을 높이기 위한 것으로, 상기 가열 장치를 통해 열을 가함에 따라 가스 센서와 기체와의 반응성을 향상시킬 수 있다.The gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention may include a separate heating device. The heating device is for increasing the reactivity with the gas, and as heat is applied through the heating device, the reactivity between the gas sensor and the gas may be improved.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 기체의 노출량 및 기체의 노출 시간에 따라 상기 제1메탈층(110)의 두께를 변화시키거나 상기 인슐레이터층(120)의 굴절률을 변화시킬 수 있는 것이다. The gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention changes the thickness of the first metal layer 110 or the refractive index of the insulator layer 120 according to the exposure amount of gas and the exposure time of the gas. that can change

이를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 기체의 노출량 및 기체의 노출 시간에 따라 상기 가스 센서(100)에서 다른 색의 컬러를 구현할 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서(100)는 기체의 노출량 및 기체의 노출 시간에 따라 색깔을 변화시키면서 기체를 감지할 수 있는 것이다. Through this, the gas sensor 100 using the MIM structure according to the embodiment of the present invention may implement different colors in the gas sensor 100 according to the exposure amount of the gas and the exposure time of the gas. That is, the gas sensor 100 using the MIM structure according to an embodiment of the present invention can sense gas while changing the color according to the amount of exposure of the gas and the exposure time of the gas.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서를 포함하는 가스 검출장치는 가스 센서(100), 기체 투과층(160), 본체부를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서를 포함하는 가스 검출장치는, 상술한 가스 센서(100)를 사용할 수 있는 검출장치이다. 상기 가스 센서(100)는 상술한 가스 센서(100)와 동일한 것이므로 이하에서는 상세한 설명을 생략한다. A gas detection device including a gas sensor using a MIM structure according to an embodiment of the present invention includes a gas sensor 100 , a gas permeable layer 160 , and a body part. The gas detection device including the gas sensor using the MIM structure according to the embodiment of the present invention is a detection device that can use the above-described gas sensor 100 . Since the gas sensor 100 is the same as the gas sensor 100 described above, a detailed description thereof will be omitted below.

상기 기체 투과층(160)은 상기 가스 센서(100)에 기체를 선택적으로 투과시킬 수 있는 것이다. 상기 기체 투과층(160)을 형성하면, 상기 가스 센서(100)를 인디케이터로써 사용할 수 있게 된다. 구체적으로, 상기 기체 투과층(160)에 경고 문구, 경고 형상 등 지정된 형상으로 기체가 통과되는 투과부를 형성하면, 상기 투과부의 형상을 따라 색깔이 발현될 수 있게 된다. The gas permeable layer 160 may selectively transmit gas through the gas sensor 100 . When the gas permeable layer 160 is formed, the gas sensor 100 can be used as an indicator. Specifically, if the gas permeable layer 160 is formed with a predetermined shape such as a warning phrase and a warning shape, a permeable portion through which gas passes, a color can be expressed according to the shape of the permeable portion.

또한, 상기 기체 투과층(160)을 통해 지정된 기체만 통과시키며, 다른 물질을 거를 수도 있다. 상기 기체 투과층(160)은 지정된 기체만 통과시킬 수 있는 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 습기, 염분 등과 같은 다른 오염 물질을 통과시키지 않음에 따라 가스 센서(100)를 보호할 수 있게 된다. In addition, only a designated gas passes through the gas permeable layer 160 , and other materials may be filtered out. The gas permeable layer 160 may be formed of a membrane that allows only a designated gas to pass therethrough, and through this, other contaminants such as moisture and salt do not pass through, thereby protecting the gas sensor 100 .

상기 본체부는 상기 가스 센서(100)가 부착되는 것으로, 상기 가스 센서(100)가 부착될 수 있다면 상기 본체부는 다양한 구성일 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 본체부는 봉 형상으로 이루어진 포터블 디텍터(portable detector)(210)일 수 있다. The body part is to which the gas sensor 100 is attached, and if the gas sensor 100 can be attached to the body part, the body part may have various configurations. Referring to FIG. 7 , the main body may be a portable detector 210 having a rod shape.

상기 가스 센서(100)는 상기 기저층(140)에 부착된 점착제(150)를 통해 상기 포터블 디텍터(210)에 결합될 수 있으며, 다른 오염 물질로부터 상기 가스 센서(100)를 보호하기 위해 멤브레인으로 이루어진 상기 기체 투과층(160)을 형성할 수 있다. The gas sensor 100 may be coupled to the portable detector 210 through an adhesive 150 attached to the base layer 140, and is made of a membrane to protect the gas sensor 100 from other contaminants. The gas permeable layer 160 may be formed.

상기 포터블 디텍터(210)는 사용자가 이동할 수 있도록 봉 형상으로 제작될 수 있는 것으로, 사용자는 상기 포터블 디텍터(210)를 휴대함에 따라 다양한 장소에서 기체를 검출할 수 있게 된다. The portable detector 210 may be manufactured in a rod shape so that a user can move, and as the user carries the portable detector 210, gas can be detected in various places.

도 8을 참조하면, 상기 본체부는 의류(220)일 수도 있다. 상기 의류(220)는 상기 가스 센서(100)가 부착된 것으로, 위험 지역에서 근무하는 사용자는 상기 의류(220)를 통해 기체의 노출량을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the body part may be clothing 220 . The clothing 220 is to which the gas sensor 100 is attached, and a user who works in a hazardous area can check the amount of gas exposure through the clothing 220 .

상기 본체부가 의류(220)로 이루어진 경우, 상기 가스 센서(100)는 인디케이터로 사용될 수 있다. 기체의 노출량에 따라 상기 가스 센서(100)에서 색깔이 구현되는데, 이때 상기 의류(220)의 경고 문구를 따라 색깔을 구현시킴에 따라 상기 가스 센서(100)를 인디케이터로 사용할 수 있다. When the body part is made of the clothing 220 , the gas sensor 100 may be used as an indicator. A color is implemented in the gas sensor 100 according to the amount of exposure of the gas. At this time, the gas sensor 100 can be used as an indicator by implementing the color according to the warning phrase of the clothing 220 .

상술한 설명에서는 상기 본체부를 상기 포터블 디텍터(210)와 상기 의류(220)로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가스 센서(100)가 부착되어 사용될 수 있다면, 상기 본체부는 다양한 구성일 수 있다. In the above description, the main body has been described with the portable detector 210 and the clothing 220, but the present invention is not limited thereto. .

또한, 상기 가스 센서(100)는 색 변화가 시인될 수 있다면, 상기 본체부에 다양한 형태로 부착될 수도 있다. In addition, the gas sensor 100 may be attached to the main body in various forms as long as the color change can be visually recognized.

가령, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 가스 센서(100)는 투명한 제1기저층과 상기 제1기저층과 이격되면서 배치되며, 하부에 제1점착제가 구비된 제2기저층을 포함한다. 상기 제1메탈층(110), 상기 인슐레이터층(120), 상기 제2메탈층(130)으로 이루어진 MIM 구조는 제2점착제를 통해 상기 제2기저층 상부에 부착된다.For example, according to an embodiment of the present invention, the gas sensor 100 includes a transparent first basal layer and a second basal layer disposed to be spaced apart from the first basal layer, and provided with a first adhesive thereunder. The MIM structure including the first metal layer 110 , the insulator layer 120 , and the second metal layer 130 is attached to the upper portion of the second base layer through a second adhesive.

상기 제1기저층과 상기 제2기제층의 일측과 타측에는 상기 제1기저층과 상기 제2기저층을 연결하면서 기체를 투과할 수 있는 멤브레인으로 이루어진 기체 투과층이 형성되며, 상기 가스 센서(100)는 상기 제2기저층에 구비된 상기 점착제를 통해 상기 본체부에 부착될 수 있다. A gas permeable layer is formed on one side and the other side of the first base layer and the second base layer, and the membrane is formed to allow gas to pass through while connecting the first base layer and the second base layer, and the gas sensor 100 is It may be attached to the main body through the pressure-sensitive adhesive provided on the second base layer.

상기 제1기저층은 투명한 재질로 이루어져 있기 때문에, 기체에 의해 MIM 구조가 반응하여 색 변화가 시인되면, 사용자는 상기 제1기저층을 통해 이를 인식할 수 있게 된다. Since the first base layer is made of a transparent material, when a color change is recognized by the reaction of the MIM structure with the gas, the user can recognize it through the first base layer.

상술한 설명에서는 상기 가스 센서(100)가 상기 본체부에 부착되는 형태를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가스 센서(100)는 색 변화가 시인될 수 있다면, 상기 본체부에 다양한 형태로 부착될 수 있다. In the above description, the form in which the gas sensor 100 is attached to the main body has been described, but the present invention is not limited thereto. can be attached.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치는 다음과 같은 효과가 있다. The gas sensor using the MIM structure and the gas detection apparatus including the same according to the embodiment of the present invention described above have the following effects.

본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치는 기체와 반응하여 두께가 변화하는 제1메탈층과 기체와 반응하여 굴절률이 변화되는 인슐레이터층을 포함하는 MIM 구조를 사용하여 기체를 감지함에 따라 별도의 측정장치 없이 용이하게 기체를 감지할 수 있는 장점이 있다. A gas sensor using a MIM structure according to an embodiment of the present invention and a gas detection device including the same are a MIM structure including a first metal layer whose thickness changes by reacting with a gas and an insulator layer whose refractive index changes by reacting with the gas There is an advantage in that gas can be easily detected without a separate measuring device as gas is detected using

또한, 종래의 가스 센서는 가열 장치가 반드시 필요했으나, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치는 상온에서 변화가 가능하여 별도의 가열 장치가 필요하지 않음에 따라 전력소비와 발열이 적은 장점이 있다. In addition, the conventional gas sensor necessarily requires a heating device, but the gas sensor using the MIM structure and the gas detection device including the same according to an embodiment of the present invention can change at room temperature, so a separate heating device is not required. Therefore, it has the advantage of low power consumption and heat generation.

이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치는 제작비용이 저렴해서 산업상 이용 가능성이 높은 장점이 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조를 사용하는 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 검출장치는 모바일 디바이스(mobile device)나 웨어버블(wearable) 장치에 다양하게 응용될 수 있는 장점이 있다. In addition, the gas sensor using the MIM structure according to the embodiment of the present invention and the gas detection device including the same have the advantage of high industrial applicability due to low manufacturing cost, and the MIM structure according to the embodiment of the present invention. A used gas sensor and a gas detection apparatus including the same have advantages that can be variously applied to a mobile device or a wearable device.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but it will be understood that this is merely exemplary and that various modifications and variations of embodiments are possible therefrom by those skilled in the art. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100...가스 센서 110...제1메탈층
120...인슐레이터층 130...제2메탈층
140...기재층 150...점착제
160...기체 투과층 210...포터블 디텍터
220...의류 100...gas sensor 110...first metal layer
120...Insulator layer 130...Second metal layer
140...Base layer 150...Adhesive
160...gas permeable layer 210...portable detector
220...Clothing

Claims (7)

가스를 감지하면 색이 변하는 가스 센서에 있어서,
제1메탈층;
상기 제1메탈층 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 인슐레이터층;
상기 인슐레이터층 하부에 구비되며, 광택을 가지는 제2메탈층을 포함하며,
상기 제1메탈층이 기체와 반응하여 두께가 변화되거나, 상기 인슐레이터층이 기체와 반응하여 굴절률이 변화되며,
기체에 의해 상기 제1메탈층의 두께가 변화되어 색깔이 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층의 굴절률이 변화되어 색깔이 표시되며,
상기 제1메탈층은 기체에 의해 부식되면서 두께가 변화되며,
상기 인슐레이터층의 두께는 10 내지 1000 nm 이고,
상기 제1메탈층의 두께는 5 내지 50 nm 이며,
상기 제1메탈층과 반응하여 상기 제1메탈층의 두께를 변화시키거나, 상기 인슐레이터층과 반응하여 상기 인슐레이터층의 굴절률을 변화시키는 기체는 NOX, SOX, HF 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 제1메탈층과 상기 제2메탈층은, Ag, Sn, Ni, Al, Pt, Au 중 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서.In a gas sensor that changes color when gas is detected,
a first metal layer;
an insulator layer disposed under the first metal layer and having optically transparent or translucent properties;
It is provided under the insulator layer and includes a second metal layer having a luster,
The thickness of the first metal layer is changed by reacting with the gas, or the refractive index is changed by reacting the insulator layer with the gas,
The thickness of the first metal layer is changed by the gas to display the color, or the refractive index of the insulator layer is changed by the gas to display the color,
The thickness of the first metal layer is changed as it is corroded by gas,
The thickness of the insulator layer is 10 to 1000 nm,
The thickness of the first metal layer is 5 to 50 nm,
The gas reacting with the first metal layer to change the thickness of the first metal layer or reacting with the insulator layer to change the refractive index of the insulator layer includes at least one of NO X, SO X , and HF, ,
The first metal layer and the second metal layer, Ag, Sn, Ni, Al, Pt, a gas sensor using a MIM structure, characterized in that made of any one metal of Au. 제1항에 있어서,
상기 제2메탈층의 두께는 5 nm 이상인 것을 특징으로 하는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서.According to claim 1,
A gas sensor using a MIM structure, characterized in that the thickness of the second metal layer is 5 nm or more. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 인슐레이터층은, SiO2, WO3, TiO2, Cr Doped TiO2, Al2O3, PO3, Hydrogel, Nafion 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서.According to claim 1,
The insulator layer is, SiO 2 , WO 3 , TiO 2 , Cr Doped TiO 2 , Al 2 O 3 , PO 3 Gas sensor using a MIM structure, characterized in that made of any one of Hydrogel, Nafion. 제1항에 있어서,
점착제가 구비된 기재층이 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서.According to claim 1,
Gas sensor using the MIM structure, characterized in that it further comprises a base layer provided with an adhesive. 가스를 감지하여 가스를 검출하는 가스 검출장치에 있어서,
가스 센서;
상기 가스 센서 상부에 구비되면, 기체를 통과시키는 기체 투과층;
상기 가스 센서가 부착되는 본체부;를 포함하며,
상기 가스 센서는,
제1메탈층;
상기 제1메탈층 하부에 배치되며, 광학적으로 투명 또는 반투명성을 가지는 인슐레이터층;
상기 인슐레이터층 하부에 구비되며, 광택을 가지는 제2메탈층을 포함하며,
상기 제1메탈층이 기체와 반응하여 두께가 변화되거나, 상기 인슐레이터층이 기체와 반응하여 굴절률이 변화되며,
기체에 의해 상기 제1메탈층의 두께가 변화되어 색깔이 표시되거나, 기체에 의해 상기 인슐레이터층의 굴절률이 변화되어 색깔이 표시되며,
상기 제1메탈층은 기체에 의해 부식되면서 두께가 변화되며,
상기 인슐레이터층의 두께는 10 내지 1000 nm 이고,
상기 제1메탈층의 두께는 5 내지 50 nm 이며,
상기 제1메탈층과 반응하여 상기 제1메탈층의 두께를 변화시키거나, 상기 인슐레이터층과 반응하여 상기 인슐레이터층의 굴절률을 변화시키는 기체는 NOX, SOX, HF 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 제1메탈층과 상기 제2메탈층은, Ag, Sn, Ni, Al, Pt, Au 중 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MIM 구조를 사용하는 가스 센서를 포함하는 가스 검출장치. In the gas detection device for detecting gas by sensing gas,
gas sensor;
When provided on the gas sensor, a gas permeable layer through which the gas;
It includes; a body part to which the gas sensor is attached;
The gas sensor is
a first metal layer;
an insulator layer disposed under the first metal layer and having optically transparent or translucent properties;
It is provided under the insulator layer and includes a second metal layer having a luster,
The thickness of the first metal layer is changed by reacting with the gas, or the refractive index is changed by reacting the insulator layer with the gas,
The thickness of the first metal layer is changed by the gas to display the color, or the refractive index of the insulator layer is changed by the gas to display the color,
The thickness of the first metal layer is changed as it is corroded by gas,
The thickness of the insulator layer is 10 to 1000 nm,
The thickness of the first metal layer is 5 to 50 nm,
The gas reacting with the first metal layer to change the thickness of the first metal layer or reacting with the insulator layer to change the refractive index of the insulator layer includes at least one of NO X, SO X , and HF, ,
The first metal layer and the second metal layer, Ag, Sn, Ni, Al, Pt, gas detection apparatus including a gas sensor using a gas sensor, characterized in that made of any one of Au.
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