하노이 과학기술대학교 기술물리학 연구소의 학생 그룹이 개발한 이 장치는 환경에서 NH3, H2S 등의 독성 가스를 감지할 수 있습니다.
2021년부터 기술물리학 연구소 K63 학생인 도 반 민(Do Van Minh)은 환경 내 독성 가스를 측정하는 장치를 설계하고 제작하는 아이디어를 생각해 냈습니다. 강사의 지도 아래 민은 쯔엉 홍 끄엉(Truong Hong Cuong), 응우옌 티 마이 안(Nguyen Thi Mai Anh), 응우옌 응옥 민(Nguyen Ngoc Minh)과 함께 이 아이디어를 구현했습니다.
2년간의 연구 끝에 학생 그룹의 독성가스 측정 장치는 셸, 전자 제어 회로, 신호 처리, 측정 챔버 등 3가지 주요 부품으로 구성된 3가지 버전으로 업그레이드되었습니다.
민 씨는 산업 생산 환경에서는 NOx, NH3, H2S, COx 그룹과 같은 여러 유형의 유독 가스가 자주 발생하며, 이러한 가스 중 NOx, H2S, NH3 그룹은 인체 건강에 직접적인 영향을 미친다고 말했습니다. 작업 환경에서 이러한 가스의 표준 농도는 50ppm 미만으로 허용됩니다. 이 그룹에서 제작한 측정 장치는 저농도(가스 농도 10ppm)의 유독 가스도 감지하고 경고음을 울립니다.
학생들이 발명한 환경 내 가스 농도 측정 장치에는 농도 값을 표시하는 화면이 있다. 사진: NVCC
가장 중요하고 어려운 점은 전기 회로처럼 회로를 켜고 끌 수 있는 스위치처럼 작동하는 센서를 연구하는 것입니다. 이 응용 분야에서는 독성 가스가 외부 충격으로 작용하여 저항을 변화시켜 스위치가 작동하게 합니다. 연구팀은 가스 센서 응용 분야의 재료로 V₂O₃를 선택했습니다. 실온에서 V₂O₃는 암모니아(NH₃)라는 단일 가스에는 반응하지만, H₂S, CO, CO₂, NO₂ 등 다른 독성 가스에는 거의 변화가 없습니다. 즉, 센서는 NH₃ 이외의 가스에는 반응할 수 없습니다. 이는 연구팀이 연구한 가스 농도 한계인 500ppm 내에서 센서가 높은 선택성을 가짐을 보여줍니다.
민 씨는 실제 실험을 통해 이 장치가 환경 내 유독 가스의 존재를 감지하고 경고를 보낼 수 있음을 입증했다고 밝혔습니다. 가스 농도가 기준치인 50ppm을 초과하면 장치는 부저 신호와 함께 경고를 보냅니다. 경고 외에도, 이 장치에는 측정 대상 가스의 농도 값을 표시하고 농도 변화의 신호 곡선을 그리는 화면도 내장되어 있습니다.
현재 시중에는 환경 중 유해 가스를 측정하는 다양한 제품이 중국, 독일, 일본 등에서 수입되고 있으며, 가격은 수백만 동에서 수억 동에 이릅니다. 베트남에서 개발한 제품도 있지만, 대부분의 가스 측정 헤드(센서 칩)는 해외에서 수입해야 합니다.
2022년 전국 학생 과학 연구상을 수상한 학생들의 모습. 사진: NVCC
하노이 과학기술대학교 국제재료과학연수원(ITIMS) 부원장 겸 강사인 응우옌 득 호아 교수는 이 제품이 소재 제조, 센서 칩, 측정 회로 및 데이터 표시 장치까지 아우르는 학생 연구 제품이라고 평가했습니다. 호아 교수는 이 제품이 아직 시험 단계에 있지만, "저전력 소모, 빠른 응답 속도, 저농도 유독 가스 감지 기능 등 뛰어난 기능을 갖춘 센서 칩을 개발했다는 것이 장점"이라고 말했습니다. 그는 이 제품이 일상생활에 적합하고 편리하게 사용할 수 있도록 디자인과 일부 작동 기능을 개선해야 한다고 덧붙였습니다.
이 그룹의 연구는 최근 2022년 전국 학생 과학 연구 대회에서 2위를 차지했습니다.
빅 타오
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