빛의 변화로 RDX·PETN까지 포착한다

조선대학교 반도체화학과 손홍래 교수 연구팀이 증기 상태에서 찾아내기 어려운 저휘발성 폭발물을 감지할 수 있는 형광 센서를 개발했다. 새 센서는 군용 폭약으로 널리 알려진 트리니트로톨루엔(TNT)은 물론, 휘발성이 낮아 검출이 까다로운 고성능 폭약 두 종류까지 탐지 범위를 넓힌 것이 핵심이다.

감지 대상에는 사이클로트리메틸렌트리니트라민(RDX)과 펜타에리트리톨 테트라니트레이트(PETN)가 포함됐다. 연구팀은 서로 다른 광학적 특성을 지닌 실리콘 기반 발광 소재를 결합해 센서의 형광 신호를 강화하고, 폭발물과 접촉했을 때 나타나는 반응도 더욱 뚜렷하게 만들었다.

센서 설계에는 가까이 위치한 분자 사이에서 발생하는 에너지 전이 현상과 분자들이 응집할 때 형광물질의 발광 세기가 커지는 원리가 함께 적용됐다. 두 원리를 결합함으로써 센서가 목표 물질을 발견했을 때 나타나는 빛의 변화를 보다 선명하게 식별하도록 구성했다.

이번 연구 논문에는 조선대 화학과 김성진 박사과정과 반도체화학과 고경국 박사후연구원이 공동 제1 저자로 참여했으며, 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다. 연구팀은 앞으로 센서를 소형화하고 현장 적용 연구를 이어가 공항과 항만, 군사시설 등 보안 분야에서 활용하는 방안을 모색할 계획이다.