그래핀, 0.2nm 얇기, 물리적, 화학적 안정성 높아
드림팩토리, 그래핀 나노 재료 원천기술 보유
반응 수지 조합에 따라 감지 물질 선택 가능

2018 한국전자전에는 수많은 기업이 참가하여 저마다의 특색 있는 기술들을 선보였다.

기업의 규모와 상관없이 모든 기술들이 흥미로웠고 참관객들의 시선을 끌기에 충분했다. 드림팩토리의 그래핀(Graphene) IoT 누설 센서(Leak Sensor), 'SMART-ON'도 그중 하나였다.

산업현장은 늘 위험천만하다. 인간보다 훨씬 강한 힘을 가진 수많은 설비들이 막대한 양의 유해 물질을 다루기 때문이다. 유해 물질이 설비에서 누설된다면 재산 피해는 물론이고 인명 피해마저 발생한다. 따라서 사전에 누설을 감지하고 이에 대처해야 한다. 누설 센서는 유해 물질을 가장 가까이서 감지해야 하기 때문에 유해 물질에 파괴되어선 안 된다. 센서가 파괴되면 모든 게 어그러진다. 센서의 내구성이 특히 좋아야 하는 이유다.
탄소의 동소체 중 하나인 그래핀은 두께가 0.2nm, 즉 100억 분의 2m로 매우 얇은 데다 물리적, 화학적 안정성이 높다. 탄소의 다른 동소체로는 흑연, 탄소나노튜브, 풀러렌, 다이아몬드 등이 있는데, 그래핀의 두께는 원자 한 층이다. 결합 구조는 동일하지만 여러 층으로 구성된 흑연과는 그 특징이 다르다. 전자이동도와 열전도가 매우 높은 그래핀은 이론적 비표면적 또한 매우 넓다. 원자 한 층으로 구성되어 있기 때문에 가시광선에 대한 흡수량이 매우 낮아 550nm의 파장을 갖는 빛에 대한 투과율이 97.7%다.

그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높으며, 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 이런 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 평가받으며 ‘꿈의 나노물질’이라 불린다.
그런 그래핀으로 드림팩토리가 만든 IoT 누설 센서가 바로 SMART-ON이다.

경기도 성남에 위치한 드림팩토리는 2015년 10월에 설립된 스타트업이다. 드림팩토리는 산학연 공동연구로 확보한 그래핀 나노소재를 통해 민감도와 정확도를 개선한 센서를 제조하고 모니터링 시스템에 접목하여 고객의 인명과 재산을 보호할 수 있는 IoT 누설 센서를 제공한다.

드림팩토리는 센서의 전극으로 사용되는 그래핀 나노 재료를 제조할 수 있는 원천기술을 가지고 있으며, 설치된 센서의 상황을 애플리케이션, 웹 등에서 구현 가능한 IoT 시스템을 판매한다.

SMART-ON은 유해 화학 물질 누출감지 및 모니터링 시스템이 최적화되어 누설 발생 시 수 초 이내에 알람을 보내어 고객의 안전 보장과 피해를 최소화한다.

드림팩토리 센서의 강력한 내구성과 모니터링 시스템은 범용성이 높아 화학공장과 같은 산업현장, 대학교의 화학 및 재료공학 연구소, 탱크로리 등 다양한 영역에 적용할 수 있다.
한국전자전에서 드림팩토리의 현민환 책임연구원은 그래핀 물질을 이용한 유해 물질 감지 필름 센서의 시연을 보였다. 그래핀 센서가 코팅 된 필름은 산, 염기, 유기를 감지한다. 필름의 구멍에 유해 물질이 접착하거나 흡착했을 때 커넥터의 저항이 급격히 상승한다.

미리 설정한 값보다 저항이 올라가면 Wi-Fi와 같은 통신으로 고객에게 이를 알린다. 이 필름 센서를 유해 물질을 다루는 공장의 유류창고나 주변에 띠처럼 둘러 설치하면 유해 물질의 배출이나 누설을 미리 감지하고 사고를 미연에 방지할 수 있다.

SMART-ON은 그래핀으로 만들어졌지만, 반응 수지를 어떻게 조합하냐에 따라 감지할 수 있는 특정 물질을 선택 가능하다. 액체 외에도 기체와 색도 감지가 가능하다.

드림팩토리의 현민환 책임연구원은 "크게는 화학 공장, 작게는 대학교 실험실이나 시약 창고에 설치하여 누설 위험에 대비할 수 있다"라며, "활용 방안이 무궁무진한 IoT 센서이기 때문에 고객의 상황에 맞게 유해물질 감지 센서를 설치할 수 있다"라고 말했다.