하노이 과학기술대학교 기술물리학 연구소의 학생 그룹이 개발한 이 장치는 환경에서 NH3, H2S 등의 독성 가스를 감지할 수 있습니다.
2021년부터 기술물리학 연구소 K63의 학생인 도 반 민은 환경 속 독성 가스를 측정하는 장치를 설계하고 제조한다는 아이디어를 생각해냈습니다. 강사의 지도 하에 Minh은 Truong Hong Cuong, Nguyen Thi Mai Anh 및 Nguyen Ngoc Minh과 함께 아이디어를 개발했습니다.
2년간의 연구 끝에 학생 그룹의 독성가스 측정 장치는 셸, 전자 제어 회로, 신호 처리, 측정 챔버 등 3가지 주요 부품으로 구성된 3가지 버전으로 업그레이드되었습니다.
민씨는 산업 생산 환경에서는 NOx, NH3, H2S, COx 그룹 등 많은 유형의 독성 가스가 자주 발생하며, 이 중 NOx, H2S, NH3 그룹은 인간의 건강에 직접적인 영향을 미친다고 말했습니다. 작업 환경에서 이 가스의 허용 농도 기준은 50ppm 이하입니다. 연구팀이 만든 측정 장치는 낮은 농도(10ppm 가스 농도)에서도 독성 가스를 감지하고 경고음을 울립니다.
학생 그룹이 발명한 환경 내 가스 농도를 측정하는 장치에는 농도 값을 표시하는 화면이 있습니다. 사진: NVCC
가장 중요하면서도 어려운 점은 전기 회로처럼 회로 전류를 켜고 끌 수 있는 스위치처럼 작동할 수 있는 센서를 연구하는 것입니다. 이 응용 프로그램에서는 독성 가스가 저항을 변화시켜 스위치가 작동하도록 하는 외부 자극으로 작용합니다. 연구팀은 가스 감지 응용 분야에 사용할 소재로 V2O5를 선택했습니다. 실온에서 V2O5는 암모니아(NH3)라는 한 가지 가스에만 반응하지만, H2S, CO, CO2, NO2 등 다른 독성 가스에는 거의 변화가 없습니다. 즉, 센서는 NH3 이외의 다른 가스에는 반응할 수 없습니다. 연구팀이 연구한 가스 농도 한계인 500ppm 내에서 이 센서가 높은 선택성을 가지고 있음을 보여줍니다.
민 씨는 실제 실험을 통해 이 장치가 주변 환경에서 독성 가스의 존재를 감지하고 경고를 줄 수 있다는 것을 보여주었다고 말했습니다. 가스 농도가 기준 수준인 50ppm을 초과하면 장치는 부저 신호로 경고합니다. 이 장치에는 경고 기능 외에도 측정 대상 가스의 농도 값을 표시하고 농도 변화의 신호 곡선을 그리는 통합 화면이 있습니다.
현재 시중에는 환경 속 유해 가스를 측정하는 다양한 종류의 제품이 판매되고 있으며, 중국, 독일, 일본 등에서 수입되고 있으며, 가격은 수백만 동에서 수억 동에 이릅니다. 베트남에서 개발된 제품도 일부 있지만, 대부분의 가스 센서(센서 칩)는 해외에서 수입해야 합니다.
2022년 전국 학생 과학 연구상을 수상한 학생들의 모습. 사진: NVCC
하노이 과학기술대학교 국제재료과학교육원(ITIMS) 부원장 겸 강사인 응우옌 득 호아 교수는 이 제품이 소재 제조, 센서 칩, 측정 회로, 데이터 표시까지 아우르는 학생 연구 제품이라고 평가했습니다. 이 제품은 아직 테스트 단계에 있지만, "연구팀이 낮은 전력 소모, 빠른 응답 속도, 낮은 농도에서도 독성 가스를 감지하는 능력 등 뛰어난 기능을 갖춘 센서 칩을 제조했다는 것이 장점"이라고 호아 교수는 말했습니다. 그는 제품이 일상 사용에 적합하고 편리하도록 하려면 디자인과 일부 작동 기능이 개선되어야 한다고 제안했습니다.
이 그룹의 연구는 최근 2022년 전국 학생 과학 연구 대회에서 2위를 차지했습니다.
빅 타오
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