KR102487394B1 - 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질 및 이를 포함하는 변색 센서 - Google Patents

유해 가스 탐지 변색 센서용 물질 및 이를 포함하는 변색 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유해 가스와 즉각적으로 반응하여 변색하는 고반응성 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질 및 이를 포함하는 변색 센서를 제공하는 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 공액 고분자를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00011

(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다).

Description

유해 가스 탐지 변색 센서용 물질 및 이를 포함하는 변색 센서 {DISCOLORATION SENSOR MATERIAL FOR DETECTING HAZARDOUS GAS AND DISCOLORATION SENSOR COMPRISING THEREOF}
본 발명은 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질 및 이를 포함하는 변색 센서에 관한 것이다.
안전을 최우선으로 고려하여야 하는 공공 시설에서 테러 등으로부터의 인명 피해를 예방하기 위한 기술적인 방법 중의 하나로 의심 물질이 통과되는 지점에 탐지 시스템을 설치하여 사건, 사고를 미연에 방지할 수 있는 기술이 구축되고 있다. 또한, 공장이나 산업 단지 등의 위험 물질을 다루는 곳에서도 유해 가스에 대한 가스 입자 탐지 설비가 필요하다.
현재 폭발물, 화학작용제 및 TIC(독성산업화학물질) 등을 탐지하는 탐지기는 여럿 출시되고 있으나, 용도에 따라서 그 형태가 다르다. 군사적으로 이용되는 폭발물 및 화학탐지기는 이온이동도 탐지방법이 주류를 이루고 있으며, 주로 화학작용제 탐지에 초점이 맞추어져 있다.
이온이동도 방식의 탐지기는 일부 간섭물질의 영향이 있으나 감도가 뛰어나고 선택성도 있어 유독 물질의 탐지 또는 잔류 오염 탐지에 주로 사용되나, 탐지기를 직접 의심되는 물질 부위에 가까이하여야 하는 접촉식 탐지 방식이어서 사용성 및 용도가 제한되는 단점이 있다.
또한, 상용화된 탐지 장치 및 시스템을 살펴보면 개인의 취급 및 운용이 불편한 것으로서 휴대가 불편하거나 직접 의심 물질과 접촉하여 일일이 탐지하여야 해서 번거롭다는 문제가 제기되어 왔다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은 작용제와 즉각적으로 반응할 수 있는 물질을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 또한, 센서부에 포함되는 것으로서, 폭발물, 화학작용제, TIC 등과 반응하여 색이 변하는 변색 센서를 제공하고자 하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 공액 고분자를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00001
(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO; hydroxy-benzene oxime), 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA; hydroxy-benzene aldehyde) 또는 파라벤즈알데하이드(pBA; p-benzaldehyde)인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 제2 공액 고분자를 더 포함하는 것이고, 상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO)인 것이고, 상기 제2 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA), 파라-벤즈알데하이드(pBA), 파라-아세토페논(pAP), 파라-프로파이오페논(pPP), 메탄, 에탄 및 프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00002
(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자의 중량 대 상기 제2 공액 고분자의 중량의 비는, 4 : 6 내지 6 : 4인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유해 가스 탐지 변색 센서용 고분자 물질은, 유기 인산염과 반응하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자는, 리포솜(liposome) 형태로 자가 조립되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 기판; 및 상기 기판 상에 흡착된 제1항의 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 포함하는 센서부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은, PET, 유리 및 종이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-포스포노플루오리데이트, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) N,N-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필) 포스포라미도시아니데이트, O-알킬(수소, 탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) S-2-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-아미노에틸 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)포스포노티올레이트, 이의 알킬화 염 및 수소화 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, 시안화염소(CK gas), 시안화수소(AC gas), 아르신, 포스겐, 시아노겐(CN2), 브롬화 시안(Cyanogen bromide, BrCN) 및 염소 가스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, 신경 작용제, 화학 작용제, 질식 작용제 및 혈액 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 작용제와 접촉하여, 10초 이내에 최대 흡수 파장이 560 ㎚ 이하가 되는 것일 수 있다.
본 발명의 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은 작용제와 즉각적으로 반응할 수 있는 물질을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 또한, 센서부에 포함되는 것으로서, 폭발물, 화학작용제, TIC 등과 반응하여 색이 변하는 변색 센서를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따라 변하는 색의 경과를 나타낸 사진이다.
도 2는 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 접촉 전후의 최대 흡수 파장의 이동을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 2의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 CK 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따라 변하는 색의 경과를 나타낸 사진이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 공액 고분자를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00003
(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다)
일 실시예에 따르면, 바람직하게는, R1은 탄소수 4 내지 10의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 알콕실기, 직쇄 또는 분지형의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, R2는 탄소수 8 내지 16의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더 바람직하게는, R1은 탄소수 7 내지 9의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 알콕실기, 직쇄 또는 분지형의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, R2는 탄소수 10 내지 14의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, R3는 벤젠 구조를 가지는 것으로서, 일 말단에 작용기를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 말단에 포함된 작용기는 파라(para) 위치에 결합하는 것이고, 메타(meta) 위치에 수산화기, 아미노기 또는 이 둘을 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 메타 위치에 수산화기가 포함되는 것일 수 있고, 수산화기는, 추가적인 수소 결합을 유도하고 안정성을 높임으로서, 작용제에 대한 선택성을 증대시키는 장점을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, R3는, 일 말단에 옥심(oxime) 작용기를 포함하는 것일 수 있다.
옥심 작용기는, 산소 분자를 가지고 있으며, 옥심 작용기의 산소 분자와 유기 인산염 기반 화학 작용제의 인 분자는 쉽게 결합하는 특징이 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO; hydroxy-benzene oxime), 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA; hydroxy-benzene aldehyde), 파라벤즈알데하이드(pBA; p-benzaldehyde), 파라벤젠옥심(p-benzeneoxime) 또는 파라벤조익 애시드(p-benzoic acid)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자는, 하기 화학식 2로 표현되는 10,12-펜타코사디노익산(PCDA; 10,12-pentacosadiynoic acid)-하이드록시-벤젠 옥심(HBO), 하기 화학식 3으로 표현되는 10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA) 또는 하기 화학식 4로 표현되는 10,12-펜타코사디노익산-파라벤즈알데하이드(pBA)인 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112020056672811-pat00004
[화학식 3]
Figure 112020056672811-pat00005
[화학식 4]
Figure 112020056672811-pat00006
일 실시예에 따르면, 본 발명의 공액 고분자는, 폴리다이아세틸렌 구조인 것으로서, 254 ㎚의 자외선 중합에 의해서 고분자 주쇄가 형성되어 650 ㎚ 부근에서 최대 흡수파장을 가지며 청색을 띄는 것일 수 있다.
상기 공액 고분자는, 외부 자극을 받아 고분자 주쇄가 뒤틀리면서, 최대 흡수 파장이 550 ㎚ 부근으로 이동하여 붉은 색으로 변하는 특성을 지닐 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 하기 화학식 1로 표현되는 제2 공액 고분자를 더 포함하는 것이고, 상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO)인 것이고, 상기 제2 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA), 파라-벤즈알데하이드(pBA), 파라-아세토페논(pAP), 파라-프로파이오페논(pPP), 메탄, 에탄 및 프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00007
(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다)
일 실시예에 따르면, 제1 공액 고분자는, 10,12-펜타코사디노익산(PCDA; 10,12-pentacosadiynoic acid)-하이드록시-벤젠 옥심(HBO)인 것이고, 제2 공액 고분자는, 10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA)인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 공액 고분자는, 10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 알데하이드인 것일 수 있으며, 알데하이드 작용기의 산소 분자는 비공유전자쌍의 친핵성 공격을 통하여 부분적으로 + 전하를 띄는 유해 가스의 탄소 분자와 결합하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자의 중량 대 상기 제2 공액 고분자의 중량의 비는, 4 : 6 내지 6 : 4인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 공액 고분자의 중량 대 상기 제2 공액 고분자의 중량 비는, 4.5 : 5.5 내지 5.5 내지 4.5인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 공액 고분자 및 제2 공액 고분자는 혼합되는 것으로서 제1 공액 고분자와 제2 공액 고분자가 번갈아 가면서 쌓이는 것일 수 있다.
하기 화학식 1로 표현되는 공액 고분자는, R3에 벤젠 구조를 포함하는 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020056672811-pat00008
(R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고, R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다)
본 발명에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질은, 제1 공액 고분자를 포함하는 것으로서, R3의 벤젠 구조에 의해 아로마틱 스태킹(aromatic stacking)이 강하게 발생하는 것일 수 있다.
그러나, 제1 공액 고분자와 상이한 제2 공액 고분자를 더 포함함으로써 제1 공액 고분자와 제2 공액 고분자가 번갈아 가면서 스태킹되어 제1 공액 고분자 간의 아로마틱 스태킹을 약하게 만들어 화학 작용제에 더 높은 반응성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유해 가스 탐지 변색 센서용 고분자 물질은, 유기 인산염과 반응하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유기 인산염은, 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP; dimethyl methylphosphonate), 디에틸 클로로포스페이트(DCP; diethyl chlorophosphate), 디아이소프로필 플루오로포스페이트(DFP; diisopropyl fluorophophate) 및 디메틸 파라니트로페닐 포스페이트(DMNP; dimethyl p-nitrophenyl phosphate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 공액 고분자는, 리포솜(liposome) 형태로 자가 조립되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공액 고분자의 벤젠 고리 부분이 바깥으로 향하게 리포솜 형태로 자가 조립되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 기판; 및 상기 기판 상에 흡착된 본 발명의 일 실시예에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 포함하는 센서부;를 포함한다.
본 발명에 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 기판 상에 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 포함하는 센서부가 부착된 것으로서, 종래의 유해 가스 탐지기에 비해 비교적 간단하게 제조할 수 있다는 장점을 가진다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 공액 고분자는 폴리다이아세틸렌 구조를 가지는 것으로서, 650 ㎚ 부근에서 최대 흡수 파장을 가지며 청색을 띄는 것일 수 있고, 외부 자극에 의해 고분자 주쇄가 뒤틀리면서 최대 흡수 파장이 550 ㎚로 이동하면서 붉은 색으로 변하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유해 가스 탐지용 변색 센서의 센서부 상 변색 센서용 물질이 유해 가스 물질과 결합하여 변색 센서용 물질의 주쇄가 변형되고, 이에 따라 최대 흡수 파장이 이동하여 색이 변하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 기판에 흡착시켜 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 고체 센서로서 휴대가 간편하다는 장점을 가지고 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판은, PET, 유리 및 종이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-포스포노플루오리데이트, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) N,N-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필) 포스포라미도시아니데이트, O-알킬(수소, 탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) S-2-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-아미노에틸 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)포스포노티올레이트, 이의 알킬화 염 및 수소화 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, 예를 들어, 사린(O-이소프로필메틸 포스포노플루오리데이트), 소만(O-1,1,2-트리메틸프로필메틸 포스포노플루오리데이트), 사이클로사린(O-사이클로헥실메틸 포스포노플루오리데이트) 및 타분(O-에틸-N,N-디메틸 포스포라미도시아니데이트)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, 시안화염소(CK gas), 시안화수소(AC gas), 아르신, 포스겐, 시아노겐(CN2), 브롬화 시안(Cyanogen bromide, BrCN) 및 염소 가스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 변색 센서는, 신경 작용제, 화학 작용제, 질식 작용제 및 혈액 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 작용제와 접촉하여, 10초 이내에 최대 흡수 파장이 560 ㎚ 이하가 되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서는, 유해 가스와의 선택성이 우수하고 작용제와 접촉하여 즉각적으로 반응을 할 수 있다는 장점을 가진다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 옥심 및 10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 알데하이드를 중량비 1 : 1로 혼합하여 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 제조하였다. 이후, 이를 PET 기판에 흡착시켜 유해 가스 탐지 변색 센서를 제조하였다.
실시예 2
리포솜 형태로 자가 조립된 10,12-펜타코사디노익산-하이드록시-벤젠 알데하이드를 준비한 뒤, 이를 종이에 흡착시켜 유해 가스 탐지 변색 센서를 제조하였다.
실험예 1
실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 유기 인산염 기반 화학 작용제인 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따른 색의 변화를 관찰하였다.
도 1은 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따라 변하는 색의 경과를 나타낸 사진이다.
도 1을 참조하면, 약 10초 경과 후 변색 센서가 완전히 붉은 색으로 변한 것을 확인할 수 있다.
하기 표 1은 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따라 붉은 색으로 변하는 정도를 측정하여 CR을 나타낸 그래프이다.
시간경과 (s) 0 5 7 9 10
CR (%) 0 20.93 58.37 60.22 86.71
상기 표 1을 참조하면, 10초 경과 시 86.71 %의 상당한 CR을 나타냄으로써 DMMP 가스의 존재 사실을 단시간에 명확하게 탐지해낼 수 있음을 알 수 있다.
도 2는 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 DMMP 가스에 접촉시킨 뒤 접촉 전후의 최대 흡수 파장의 이동을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, DMMP 가스 접촉 전 약 650 ㎚ 부근에서 최대 흡수 파장을 가지던 실시예 1의 유해 가스 탐지용 변색 센서가 노출된 뒤에는 약 550 ㎚로 최대 흡수 파장이 이동한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2
실시예 2의 유해 가스 탐지용 변색 센서에 대하여 CK 가스를 접촉시킨 뒤 시간에 따른 색의 변화를 관찰하였다.
도 3은 실시예 2의 유해 가스 탐지용 변색 센서를 CK 가스에 접촉시킨 뒤 시간에 따라 변하는 색의 경과를 나타낸 사진이다.
도 3을 참조하면, 1초도 되지 않는 짧은 시간 내에 CK 가스와 반응하여 완전히 붉은 색으로 센서의 색깔이 변하는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해 본 발명에 따른 유해 가스 탐지용 변색 센서가 다양한 종류의 유해 가스를 탐지하는 데 있어 효율적임을 알 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 제1 공액 고분자를 포함하고,
    하기 화학식 1로 표현되는 제2 공액 고분자를 더 포함하는 것이고,
    상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO)인 것이고,
    상기 제2 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA), 파라-벤즈알데하이드(pBA), 파라-아세토페논(pAP), 파라-프로파이오페논(pPP), 메탄, 에탄 및 프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질로서,
    상기 유해 가스 탐지 변색 센서용 고분자 물질은, 유기 인산염과 반응하는 것이고,
    상기 유해 가스는, 유기 인산염, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-포스포노플루오리데이트, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) N,N-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필) 포스포라미도시아니데이트, O-알킬(수소, 탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) S-2-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-아미노에틸 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)포스포노티올레이트, 이의 알킬화 염 및 수소화 염, 시안화염소, 시안화수소, 아르신, 포스겐, 시아노겐, 브롬화 시안 및 염소 가스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것인,
    탐지 변색 센서용 물질:
    [화학식 1]
    Figure 112022057731450-pat00009

    (R1 및 R2는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 직쇄 또는 분지형의 탄소수 2 내지 20의 알키닐기 및 직쇄 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알콕실기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3는, 벤젠 구조를 가지는 것이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공액 고분자의 R3는, 하이드록시-벤젠 옥심(HBO; hydroxy-benzene oxime), 하이드록시-벤젠 알데하이드(HBA; hydroxy-benzene aldehyde) 또는 파라벤즈알데하이드(pBA; p-benzaldehyde)인 것인,
    유해 가스 탐지 변색 센서용 물질.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공액 고분자의 중량 대 상기 제2 공액 고분자의 중량의 비는, 4 : 6 내지 6 : 4인 것인,
    유해 가스 탐지 변색 센서용 물질.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공액 고분자는, 리포솜(liposome) 형태로 자가 조립되는 것인,
    유해 가스 탐지 변색 센서용 물질.
  7. 기판; 및
    상기 기판 상에 흡착된 제1항의 유해 가스 탐지 변색 센서용 물질을 포함하는 센서부;를 포함하는,
    유해 가스 탐지용 변색 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판은, PET, 유리 및 종이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    유해 가스 탐지용 변색 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 변색 센서는, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-포스포노플루오리데이트, O-알킬(탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) N,N-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필) 포스포라미도시아니데이트, O-알킬(수소, 탄소수는 10개 이하로서 사이클로알킬을 포함한다) S-2-디알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)-아미노에틸 알킬(메틸, 에틸, 노르말-프로필, 이소-프로필)포스포노티올레이트, 이의 알킬화 염 및 수소화 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것인,
    유해 가스 탐지용 변색 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 변색 센서는, 시안화염소(CK gas), 시안화수소(AC gas), 아르신, 포스겐, 시아노겐(CN2), 브롬화 시안(Cyanogen bromide, BrCN) 및 염소 가스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용제와 반응하는 것인,
    유해 가스 탐지용 변색 센서.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 변색 센서는, 신경 작용제, 화학 작용제, 질식 작용제 및 혈액 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 작용제와 접촉하여, 10초 이내에 최대 흡수 파장이 560 ㎚ 이하가 되는 것인,
    유해 가스 탐지용 변색 센서.
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