강태준·윤상희 교수팀, 성능 100배 높인 ...
온도측정 성능 100배 높은 이온성 열전대... 의료산업 활용 기대
액체 및 젤 소재 사용해 소형화, 유연화도 가능
기계공학과 전제경 박사과정생, 김형준 박사과정생, 임현철 석사졸업생, 윤상희 교수, 강태준 교수.
▲ 기계공학과 전제경 박사과정생, 김형준 박사과정생, 임현철 석사졸업생, 윤상희 교수, 강태준 교수.
기계공학과 강태준, 윤상희 교수 연구팀이 전해질을 활용한 초소형, 고성능 온도계를 개발했다.
연구논문은 우수한 성과를 인정받아 재료 및 응용기술 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼스(Advanced Electronic Materials)’ 5월호 표지논문으로 선정됐다.
연구팀은 산화/환원 반응 시 온도 민감성이 높은 전해질을 활용한 이온성 열전대를 제안했다. 비등온(non-isothermal) 전기화학 반응계의 전극전위가 산화/환원 매개체의 전하전달 반응과 전극온도 변화에 매우 민감하게 반응한다는 특성에 기반해 정밀한 온도계측이 가능한 장치를 구현했다.
이번에 개발된 이온성 열전대는 기존 열전대보다 약 100배 높은 온도 민감성을 보였다. 또한 금속 및 반도체라는 고체가 아닌 액체 혹은 젤 상태의 소재로 열전대를 만들어 미세유로를 이용한 소형화가 용이하며, 생화학 마이크로칩과 직접 연결할 수도 있다. 또한 탄성 고분자를 활용하여 유연하고 신축성 있는 열전대를 만들 수 있어 웨어러블 기기에 응용이 가능하다.
강태준 기계공학과 교수는 “제안된 이온성 열전대 기술은 온도와 열량 변화를 보다 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다”며 “신약개발 및 의료산업, 바이오산업, 정밀농업 등 정밀한 온도계측이 필요한 분야에 새로운 원천기술을 제공할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한편, 본 연구(논문명: High-precision ionic thermocouples fabricated using potassium ferri/ferrocyanide and iron perchlorate)는 과학기술정보통신부(NRF-2017M3A9E2063256), 한국연구재단(NRF-2020R1A2C1005763)과 한국전자통신연구원(ETRI) (21YS2100)의 지원을 받아 수행되었다.
온도측정 원리와 제작된 미세유로 이온성 열전대.
▲ 온도측정 원리와 제작된 미세유로 이온성 열전대.
‘어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼스’ 표지 이미지.
▲ ‘어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼스’ 표지 이미지.