- 이산화질소 감지용 듀얼모드 뉴로모픽 가스 센서 개발

국립순천대학교(총장 이병운) 첨단신소재공학과 조성운 교수가 주저자(공동 교신저자)로 참여한 연구 논문 「An Optoelectrically Switched Dual-Mode Neuromorphic Sensor for Transient and Accumulative Gas Detection」가 세계적 권위의 SCIE 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다.

이번 연구는 기존 가스 센서가 주로 고농도·단시간 유해가스 감지에 초점을 맞춰온 한계를 넘어, 산업 현장과 도시 환경에서 빈번히 발생하는 저농도 유해가스의 장기적·반복적 노출을 효과적으로 감지할 수 있는 기술을 제시했다. 특히 누적 노출을 감지하는 반도체 센서 기술은 상대적으로 연구가 미진했던 분야로, 이번 연구의 의의가 크다.

조 교수 연구팀은 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 기반 박막 트랜지스터(TFT) 소자를 활용해, 게이트 바이어스 조절과 자외선(UV) 조사에 따라 감지 모드를 자유롭게 전환할 수 있는 듀얼모드(이중 모드) 스마트 반도체 가스 센서를 구현했다. 

개발된 센서는 ▲트랜지언트 감지 모드(순간적인 가스 유입에 대해 높은 민감도로 실시간 반응하고, 빠르게 원상태로 복귀)와 ▲누적 감지 모드(반복적이거나 장기적 가스 노출로 인한 분자 축적을 감지하여, 장기 노출 위험 경보) 두 가지 감지 모드를 지원한다.

해당 연구는 중앙대학교 전기전자공학과 연구팀과의 공동 연구로 수행되었으며, 2025년 4월 24일자 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(영향력 지수 IF 18.5, 화학 다학제 분야 상위 4.1%)’ 온라인판에 게재됐다.

국립순천대 조성운 교수는 “센서와 메모리 기능이 융합된 차세대 반도체 소자 개발을 통해 반도체 및 센서 산업 발전에 기여하고, 동시에 전문 연구 인력과 지역인재 양성에도 힘쓰겠다”고 소감을 밝혔다.

[그림] Advanced Functional Materials, 2025, https://doi.org/10.1002/adfm.202504636.

Professor Sungwoon Cho of Sunchon National University Publishes Research in 'Advanced Functional Materials'

- Development of a Dual-Mode Neuromorphic Gas Sensor for Detecting Transient and Accumulative Exposure

Sungwoon Cho, a professor in the Department of Advanced Materials Science and Engineering at Sunchon National University (President Lee Byung-woon), has published a research paper titled "An Optoelectrically Switched Dual-Mode Neuromorphic Sensor for Transient and Accumulative Gas Detection" as a lead author (co-corresponding author) in Advanced Functional Materials, a globally renowned SCIE journal.

This study addresses the limitations of conventional gas sensors, which have primarily focused on detecting high concentrations of hazardous gases over short periods. It presents a novel technology capable of effectively sensing the long-term and repetitive exposure to low concentrations of harmful gases frequently encountered in industrial sites and urban environments. Notably, semiconductor sensor technologies specialized in detecting cumulative exposure have been relatively underexplored, highlighting the significance of this research.

Professor Cho’s team developed a smart semiconductor gas sensor utilizing a thin-film transistor (TFT) structure based on single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), enabling the flexible switching between detection modes through gate bias control and ultraviolet (UV) irradiation. The sensor supports two operational modes: the transient detection mode, which provides high sensitivity and real-time responses to instantaneous gas exposure with rapid recovery to its original state, and the accumulative detection mode, which recognizes the gradual accumulation of gas molecules over repeated or prolonged exposure, enabling the detection of long-term risk.

The research was conducted in collaboration with the Department of Electrical and Electronic Engineering at Chung-Ang University and was published online in Advanced Functional Materials on April 24, 2025. (Impact Factor: 18.5; Top 4.1% in Chemistry, Multidisciplinary Field)

Professor Cho stated, “Through the development of next-generation semiconductor devices integrating sensing and memory functions, I aim to contribute to the advancement of both the semiconductor and sensor industries, while also dedicating efforts to fostering specialized researchers and nurturing regional talents.”