KR20200079975A - 세라믹 형광체를 이용한 가스 감지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시 형태는, 기판과, 상기 기판상에 배치되는 세라믹 형광체와, 상기 세라믹 형광체 상부에 형성되며 세라믹 형광체의 적어도 일부 영역을 노출시키는 커버부를 포함하는 가스 감지 센서를 제공할 수 있다.

Description

세라믹 형광체를 이용한 가스 감지 센서{GAS DETECTING SENSOR USING CERAMIC PHOSPHER}
본 발명은 가스 감지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹 형광체를 이용한 가스 감지 센서에 관한 것이다.
가정 및 사무실에서 겨울철 난방 기구 사용 및 폐쇄된 건설 현장에서의 일산화탄소, 암모니아 및 메탄가스 등과 같은 유독가스에 의한 중독사고는 매년 끊이지 않고 지속적으로 일어나고 있다. 국민안전처와 가스안전공사에서 2011년 ~ 2015년까지 조사한 자료에 의하면 가스 중독사고는 총 610건이 발생하였으며, 78명이 사망하고 778명이 부상한 것으로 나타난다. 유해가스를 감지하는 가스감지 센서로 기존에는 전기화학식 가스센서가 응답성, 감지감도, 감지가스의 선택성, 재연성 등이 우수하여 유독가스 감지용 가스센서로 가장 많이 사용되고 있으나, 이 센서의 경우 고온동작이 필요하고, 습도 등 외부의 환경에 민감하여 사용이 제한적이며, 플라스틱 PCB 기판에 가스센서를 집적함으로서 부피가 큰 박스형태의 감지소자로 건물 내벽 등에 별도의 설치장소가 필요한 문제점이 있다.
가스센서는 가스의 검출방식에 따라 크게 전기화학식, 접촉연소식, 반도체식, 광학식 가스센서로 구분될 수 있다. 전기화학식 가스센서는 전해질 내에서 양극과 음극의 산화 환원 반응에 의해 발생하는 전류 값의 변화를 감지하는 센서로, 응답성, 고감도, 가스선택성, 안정성, 재연성 등에서 우수한 특성을 갖는다. 접촉연소식 가스센서는 가연성 가스와 산소와의 반응열을 전기신호로 변환하여 가스의 유무 및 농도를 감지하는 방식의 센서로 주위의 수증기나 습도, 온도변화에 대해 안정적이어서 가연성 가스 경보기로 주로 사용된다. 반도체식 가스센서는 세라믹 반도체 표면에 가스가 접촉했을 때의 전기전도도 변화를 이용하는 센서로 대부부늬 유독가스 및 가연성 가스에 반응함으로 응용범위가 넓다. 광학식 가스센서는 가스분자의 광흡수도를 측정하여 농도로 환산하는 방식으로 측정 정밀도가 높고 반응시간이 빠르며 전력소모가 적은 장점이 있다. 주로 이산화탄소 측정에 이용될 수 있다.
이처럼 기존 가스센서는 실리콘 반도체 공정과 MEMS 기술을 접목하여 고성능화, 집적화, 소형화를 이루고 있으나, 고온동작이 필요하고 습도 등 외부환경에 민감하여 사용이 제한적이며, 전력소비가 높아 휴대용으로 적용시 사용시간 제한으로 장시간 사용이 어려우며, 반응복귀시간이 상대적으로 길어 긴급 대응용으로서 한계가 있다.
상기한 종래 가스 센서의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는, 저온에서의 가스 감응이 가능하고 주변의 환경에 많은 영향을 받지 않으며 시인성이 높은 유해가스 감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일실시 형태는, 기판과, 상기 기판상에 배치되는 세라믹 형광체와, 상기 세라믹 형광체 상부에 형성되며 세라믹 형광체의 적어도 일부 영역을 노출시키는 커버부를 포함하는 가스 감지 센서를 제공할 수 있다.
상기 세라믹 형광체는 시트형태일 수 있다.
상기 세라믹 형광체는, Tb4+, Ce4+, 및 Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 세라믹 형광체는, Pt, Pd, 및 Au 중 적어도 하나의 금속 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 유리기판일 수 있으며, 상기 커버부는 다공성의 유리박막일 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는 상기 세라믹 형광체를 조광하도록 배치되는 세라믹 형광체 여기조사용 광원을 더 포함할 수 있으며, 상기 세라믹 형광체 여기조사용 광원은 UV 램프일 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는 상기 기판과 세라믹 형광체 사이에 배치되는 발열시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면. 저온에서의 가스 감응이 가능하고 주변의 환경에 많은 영향을 받지 않으며, 시인성이 높은 유해가스 감지센서를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 가스 감지 센서의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 가스 감지 센서의 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 가스 감지 센서의 구성도이다.
도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 가스 감지 센서에서 세라믹 형광체의 가스감지 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본원은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용하는 정도의 용어 "약", "실질적으로"등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한 본원 명세서 전체에서, "~하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~을 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 가스센서의 구조도이다.
본 실시형태에 따른 가스센서(100)는, 기판(110), 세라믹 형광체(120), 커버부(130), 및 UV 발광부(140)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 세라믹 형광체(120)를 배치시킬 수 있는 영역이 별도로 형성될 수 있다. 기판(110)의 재질은 플렉서블 기판에서부터 유리기판까지 다양하게 구현될 수 있다. 본 실시형태에 따른 가스센서를 의복 부착용이나 휴대용으로 사용할 경우에는 플렉서블 기판을 이용하여 구현할 수 있다. 플렉서블 기판을 이용한 경우에는 상기 세라믹 형광체(120)를 견고하게 고정시킬수 있는 구조로 구현할 필요가 있다. 또한, 가정이나 산업용으로 일정 장소에 본 가스센서를 고정시켜 사용할 경우에는 유리기판을 이용할 수 있다. 유리기판을 사용하는 경우에는 창문유리나 디스플레이 창에 일체화하여 형성할 수 있다.
세라믹 형광체(120)는 시트형태일 수 있다. 시트형태의 세라믹 형광체는 세라믹 형광체 분말을 휘발성 용매와 섞은 후 슬러리 형태로 만든 후 건조시켜 형성할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(120)는 분말형태일 수도 있다. 세라믹 형광체를 분말 형태로 사용하는 경우에는 상기 분말 형태의 세라믹 형광체를 고정시킬 수 있도록 미세한 메쉬형의 커버부를 사용할 수 있다.
상기 세라믹 형광체는, 유해가스와의 반응에 의해 발광이온의 전자가 변화됨에 따라 발광특성이 변화될 수 있다. 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체의 가스감지 개념도를 도 4에 도시하였다. 도 4를 참조하면, 산소가 결핍된 일산화탄소(CO)가 세라믹 형광체에 접촉하면 세라믹 형광체의 산소를 흡수하여 이산화탄소(CO2)로 산화될 수 있다. 이에 의해 세라믹 형광체에 함유된 발광이온인 Tb4+는 Tb3+로 환원될 수 있다. 상기 유해가스와의 반응에 의해 세라믹 형광체에 함유된 발광이온의 전자가 변함에 따라 발광특성이 변할 수 있다. 이러한 발광특성의 변화에 의해 유해가스접촉여부를 검출할 수 있다.
본 실시형태에 따른 세라믹 형광체(120)는 Tb4+, Ce4+, 및 Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Tb4+의 경우 유해가스와의 반응에 의해 Tb4+ 에서 Tb3+ 으로 환원됨에 따라 녹색발광을 나타낼 수 있다. Tb3+ 의 농도 증가에 따른 발광효율 증가로 유해가스 누출정도를 확인할 수 있다. Ce4+의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Ce4+ 에서 Ce3+ 으로 환원됨에 따라 발광특성이 모결정의 발광특성과 다르게 나타날 수 있다. 산소결핍농도에 따라 환원되는 양이 달라지므로 이에 따라 발광색이 변화될 수 있다. Eu3+ 의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Eu3+ 에서 Eu2+ 으로 환원될 수 있다. 환원반응에 의한 모체결정의 산소결핍에 따른 발광색 변화로 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Tb-Ce, Tb-Eu, Ce-Eu와 같이 두가지 이상의 발광이온을 함유할 수 있다. 이처럼 두가지 이상의 발광이온을 함유한 세라믹 형광체를 사용할 경우 환원성의 차이에 따른 농도변화에 의해서 발광색이 변하게된다. 이러한 발광색의 변화를 감지함으로서 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Pt, Pd, 및 Au 중 적어도 하나의 귀금속 촉매소재를 더 포함할 수 있다. 귀금속 촉매소재는 가스 감응속도를 증가시키고 특정가스에 대한 선택적인 감지가 가능하다. 예를들어, Pt의 경우 COX, NOX, SOX 에 대한 감응도가 우수하며, Pd의 경우 CH4, NH3에 대한 감응도가 우수하다.
상기 세라믹 형광체는 분말의 크기가 10 nm ~ 1000 nm 일 수 있다. 세라믹 형광체 분말의 크기를 나노사이즈로 형성하면 입자 크기가 균일하고 구형의 형상인 나노형광체의 특성에 의해 발광효율을 높일수 있는 특징이 있다. 이처럼 나노 사이즈의 형광체 분말을 형성하는 공정은, 고상 반응법, 공침법 등 기 공지된 다양한 방법으로 구현할 수 있다.
커버부(130)는 세라믹 형광체(120)를 기판에 고정시키는 역할을 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(120)는 공기중의 유해가스와 접촉을 통해 가스를 센싱하는 것이므로, 커버부(130)는 상기 세라믹 형광체(120)를 고정시키면서 동시에 세라믹 형광체의 적어도 일부를 공기중에 노출시키는 구조로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 커버부(130)가 세라믹 형광체(120)의 양단부를 덮는 형태로 구현될 수 있다. 또한 상기 커버부(130)는 상기 기판(110)과 일체화하여 형성될 수도 있다. 본 실시형태에서는 상기 커버부가 세라믹 형광체의 양단부를 덮는 형태로 도시하였으나, 상기 커버부의 형태는 매우 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 커버부는 메쉬형태나 다수의 홀이 형성된 기판 형태로 구현될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 가스센서(100)는 UV 발광부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(120)의 가스 센싱에 의한 발광변화를 육안으로는 확인하기가 어려운 경우가 있다. 따라서, 상기 세라믹 형광체(120) 여기조사용 광원으로 UV 광원을 사용할 수 있다. 상기 UV 발광부(140)에서 조사된 광은 상기 세라믹 형광체(120)를 여기시켜 발광하도록 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(120)가 가스와의 접촉에 의해 환원되는 경우에 상기 세라믹 형광체의 본래 발광색에서 다른 발광색으로 변하므로 가스유무를 확인할 수 있다. 상기 UV 발광부는 이러한 발광색 변화를 용이하게 감지할 수 있도록 할 수있다.
상기 UV 발광부(140)는 상기 세라믹 형광체(120)에 광을 조사할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 본 실시형태에서는 기판의 일측상부 영역에서 세라믹 형광체(120)에 광을 조사하는 형태로 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(140)가 배치되는 위치는 가스센서(100)의 용도 및 배치되는 위치나 형태에 따라 매우 다양하게 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(140)에는 자외광을 발광하는 LED 광원이 사용될 수 있다. 본 실시형태에서는 세라믹 형광체 여기조사용 광원으로 UV 발광부를 사용하였으나, 상기 여기조사용 광원으로 청색 LED 발광부를 사용할 수도 있다. 청색 LED 발광에 의해 상기 세라믹 형광체를 여기시켜 세라믹 형광체가 발광될 수도 있다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가스 감지 센서의 구성도이다. 본 실시형태에 따른 가스감지 센서(200)는, 기판(210), 세라믹 형광체(220), 커버부(230), UV 발광부(240), 및 발열시트(250)를 포함할 수 있다.
기판(210)은 세라믹 형광체(220)를 배치시킬 수 있는 영역이 별도로 형성될 수 있다. 기판(210)의 재질은 플렉서블 기판에서부터 유리기판까지 다양하게 구현될 수 있다. 본 실시형태에 따른 가스센서를 의복 부착용이나 휴대용으로 사용할 경우에는 플렉서블 기판을 이용하여 구현할 수 있다. 플렉서블 기판을 이용한 경우에는 상기 세라믹 형광체(220)를 견고하게 고정시킬수 있는 구조로 구현할 필요가 있다. 또한, 가정이나 산업용으로 일정 장소에 본 가스센서를 고정시켜 사용할 경우에는 유리기판을 이용할 수 있다. 유리기판을 사용하는 경우에는 창문유리나 디스플레이 창에 일체화하여 형성할 수 있다.
세라믹 형광체(220)는 시트형태일 수 있다. 시트형태의 세라믹 형광체는 세라믹 형광체 분말을 휘발성 용매와 섞은 후 슬러리 형태로 만든 후 건조시켜 형성할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(220)는 분말형태일 수도 있다. 세라믹 형광체를 분말 형태로 사용하는 경우에는 상기 분말 형태의 세라믹 형광체를 고정시킬 수 있도록 미세한 메쉬형의 커버부를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 세라믹 형광체(220)는 Tb4+, Ce4+, 및 Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Tb4+의 경우 유해가스와의 반응에 의해 Tb4+ 에서 Tb3+ 으로 환원됨에 따라 녹색발광을 나타낼 수 있다. Tb3+ 의 농도 증가에 따른 발광효율 증가로 유해가스 누출정도를 확인할 수 있다. Ce4+의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Ce4+ 에서 Ce3+ 으로 환원됨에 따라 발광특성이 모결정의 발광특성과 다르게 나타날 수 있다. 산소결핍농도에 따라 환원되는 양이 달라지므로 이에 따라 발광색이 변화될 수 있다. Eu3+ 의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Eu3+ 에서 Eu2+ 으로 환원될 수 있다. 환원반응에 의한 모체결정의 산소결핍에 따른 발광색 변화로 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Tb-Ce, Tb-Eu, Ce-Eu와 같이 두가지 이상의 발광이온을 함유할 수 있다. 이처럼 두가지 이상의 발광이온을 함유한 세라믹 형광체를 사용할 경우 환원성의 차이에 따른 농도변화에 의해서 발광색이 변하게된다. 이러한 발광색의 변화를 감지함으로서 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Pt, Pd, 및 Au 중 적어도 하나의 귀금속 촉매소재를 더 포함할 수 있다. 귀금속 촉매소재는 가스 감응속도를 증가시키고 특정가스에 대한 선택적인 감지가 가능하다. 예를들어, Pt의 경우 COX, NOX, SOX 에 대한 감응도가 우수하며, Pd의 경우 CH4, NH3에 대한 감응도가 우수하다.
커버부(230)는 세라믹 형광체(220)를 기판에 고정시키는 역할을 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(220)는 공기중의 유해가스와 접촉을 통해 가스를 센싱하는 것이므로, 커버부(230)는 상기 세라믹 형광체(220)를 고정시키면서 동시에 세라믹 형광체의 적어도 일부를 공기중에 노출시키는 구조로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 커버부(230)는 메쉬형태로 구현될 수 있다. 메쉬형태로 커버부(230)를 구현함으로서 세라믹 형광체를 고정시키는 동시에 세라믹 형광체의 일부를 공기에 직접 노출시킬 수 있다. 상기 커버부의 형태는 매우 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 커버부는 다른 메쉬형태나 다수의 홀이 형성된 기판 형태로 구현될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 가스센서(200)는 UV 발광부(240)를 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(220)의 가스 센싱에 의한 발광변화를 육안으로는 확인하기가 어려운 경우가 있다. 따라서, 상기 세라믹 형광체(220) 여기조사용 광원으로 UV 광원을 사용할 수 있다. 상기 UV 발광부(240)에서 조사된 광은 상기 세라믹 형광체(220)를 여기시켜 발광하도록 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(220)가 가스와의 접촉에 의해 환원되는 경우에 상기 세라믹 형광체의 본래 발광색에서 다른 발광색으로 변하므로 가스유무를 확인할 수 있다. 상기 UV 발광부는 이러한 발광색 변화를 용이하게 감지할 수 있도록 할 수있다.
상기 UV 발광부(240)는 상기 세라믹 형광체(220)에 광을 조사할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 본 실시형태에서는 기판의 일측상부 영역에서 세라믹 형광체(220)에 광을 조사하는 형태로 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(240)가 배치되는 위치는 가스센서(200)의 용도 및 배치되는 위치나 형태에 따라 매우 다양하게 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(240)에는 자외광을 발광하는 LED 광원이 사용될 수 있다. 본 실시형태에서는 세라믹 형광체 여기조사용 광원으로 UV 발광부를 사용하였으나, 상기 여기조사용 광원으로 청색 LED 발광부를 사용할 수도 있다. 청색 LED 발광에 의해 상기 세라믹 형광체를 여기시켜 세라믹 형광체가 발광될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 가스센서(200)는 발열시트(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(220)에서 촉매제와 형광체가 조합된 경우, 온도가 높을수록 유해가스와의 반응성이 증가하게 된다. 따라서 발열시트를 사용하면 세라믹 형광체(220)의 유해가스와의 반응성을 향상시킬 수 있다. 발열시트(220)는 전기적 에너지를 열에너지로 바꾸는 코일 형태일 수 있으며, 상기 세라믹 형광체(220)에 열을 전달할 수 있는 형태라면 매우 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가스 감지 센서의 구조도이다.
본 실시형태에 따른 가스 감지 센서(300)는, 기판(310), 세라믹 형광체(320), 커버부(330), 및 UV 발광부(340)를 포함할 수 있다.
기판(310)은 세라믹 형광체(320)를 배치시킬 수 있는 영역이 별도로 형성될 수 있다. 기판(310)의 재질은 플렉서블 기판에서부터 유리기판까지 다양하게 구현될 수 있다. 본 실시형태에 따른 가스센서를 의복 부착용이나 휴대용으로 사용할 경우에는 플렉서블 기판을 이용하여 구현할 수 있다. 플렉서블 기판을 이용한 경우에는 상기 세라믹 형광체(320)를 견고하게 고정시킬수 있는 구조로 구현할 필요가 있다. 또한, 가정이나 산업용으로 일정 장소에 본 가스센서를 고정시켜 사용할 경우에는 유리기판을 이용할 수 있다. 유리기판을 사용하는 경우에는 창문유리나 디스플레이 창에 일체화하여 형성할 수 있다.
세라믹 형광체(320)는 시트형태일 수 있다. 시트형태의 세라믹 형광체는 세라믹 형광체 분말을 휘발성 용매와 섞은 후 슬러리 형태로 만든 후 건조시켜 형성할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(320)는 분말형태일 수도 있다. 세라믹 형광체를 분말 형태로 사용하는 경우에는 상기 분말 형태의 세라믹 형광체를 고정시킬 수 있도록 미세한 메쉬형의 커버부를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 세라믹 형광체(320)는 Tb4+, Ce4+, 및 Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Tb4+의 경우 유해가스와의 반응에 의해 Tb4+ 에서 Tb3+ 으로 환원됨에 따라 녹색발광을 나타낼 수 있다. Tb3+ 의 농도 증가에 따른 발광효율 증가로 유해가스 누출정도를 확인할 수 있다. Ce4+의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Ce4+ 에서 Ce3+ 으로 환원됨에 따라 발광특성이 모결정의 발광특성과 다르게 나타날 수 있다. 산소결핍농도에 따라 환원되는 양이 달라지므로 이에 따라 발광색이 변화될 수 있다. Eu3+ 의 경우, 유해가스와의 반응에 의해 Eu3+ 에서 Eu2+ 으로 환원될 수 있다. 환원반응에 의한 모체결정의 산소결핍에 따른 발광색 변화로 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Tb-Ce, Tb-Eu, Ce-Eu와 같이 두가지 이상의 발광이온을 함유할 수 있다. 이처럼 두가지 이상의 발광이온을 함유한 세라믹 형광체를 사용할 경우 환원성의 차이에 따른 농도변화에 의해서 발광색이 변하게된다. 이러한 발광색의 변화를 감지함으로서 유해가스의 농도를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 세라믹 형광체는 Pt, Pd, 및 Au 중 적어도 하나의 귀금속 촉매소재를 더 포함할 수 있다. 귀금속 촉매소재는 가스 감응속도를 증가시키고 특정가스에 대한 선택적인 감지가 가능하다. 예를들어, Pt의 경우 COX, NOX, SOX 에 대한 감응도가 우수하며, Pd의 경우 CH4, NH3에 대한 감응도가 우수하다.
커버부(330)는 세라믹 형광체(320)를 기판에 고정시키는 역할을 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(320)는 공기중의 유해가스와 접촉을 통해 가스를 센싱하는 것이므로, 커버부(330)는 상기 세라믹 형광체(320)를 고정시키면서 동시에 세라믹 형광체의 적어도 일부를 공기중에 노출시키는 구조로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 커버부(330)가 세라믹 형광체(320)의 양단부를 덮는 형태로 구현될 수 있다. 또한 상기 커버부(330)는 상기 기판(310)과 일체화하여 형성될 수도 있다. 본 실시형태에서는 상기 커버부가 세라믹 형광체의 양단부를 덮는 형태로 도시하였으나, 상기 커버부의 형태는 매우 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 커버부는 메쉬형태나 다수의 홀이 형성된 기판 형태로 구현될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 가스센서(300)는 UV 발광부(340)를 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(320)의 가스 센싱에 의한 발광변화를 육안으로는 확인하기가 어려운 경우가 있다. 따라서, 상기 세라믹 형광체(320) 여기조사용 광원으로 UV 광원을 사용할 수 있다. 상기 UV 발광부(340)에서 조사된 광은 상기 세라믹 형광체(320)를 여기시켜 발광하도록 할 수 있다. 상기 세라믹 형광체(320)가 가스와의 접촉에 의해 환원되는 경우에 상기 세라믹 형광체의 본래 발광색에서 다른 발광색으로 변하므로 가스유무를 확인할 수 있다. 상기 UV 발광부는 이러한 발광색 변화를 용이하게 감지할 수 있도록 할 수있다.
상기 UV 발광부(340)는 상기 세라믹 형광체(320)에 광을 조사할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 본 실시형태에서는 세라믹 형광체의 일측 단부 영역에서 세라믹 형광체(320)에 광을 조사하는 형태로 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(340)가 배치되는 위치는 가스센서(300)의 용도 및 배치되는 위치나 형태에 따라 매우 다양하게 구현될 수 있다. 상기 UV 발광부(340)에는 자외광을 발광하는 LED 광원이 사용될 수 있다. 본 실시형태에서는 세라믹 형광체 여기조사용 광원으로 UV 발광부를 사용하였으나, 상기 여기조사용 광원으로 청색 LED 발광부를 사용할 수도 있다. 청색 LED 발광에 의해 상기 세라믹 형광체를 여기시켜 세라믹 형광체가 발광될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를들어, 커버부의 위치나 형태, 여기조사용 광원의 배치, 기판의 재질 등은 매우 다양하게 구현될 수 있다. 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 기판 120 : 세라믹 형광체
130 : 커버부 140 : UV 광원부

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되는 세라믹 형광체;
    상기 세라믹 형광체 상부에 형성되며 세라믹 형광체의 적어도 일부 영역을 노출시키는 커버부
    를 포함하는 가스 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체는 시트형태인 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체는, Tb4+, Ce4+, 및 Eu3+ 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체는, Pt, Pd, 및 Au 중 적어도 하나의 금속 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판인 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버부는 다공성의 유리박막인 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체를 조광하도록 배치되는 세라믹 형광체 여기조사용 광원
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체 여기조사용 광원은 UV 램프인 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 세라믹 형광체 사이에 배치되는 발열시트
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체는 분말의 크기가 10 nm ~ 1000 nm 인 것을 특징으로 하는 가스 감지 센서.
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