김성진 연구실은 고온 환경에서 안정적으로 작동할 수 있는 수소 가스 센서 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 위에 금속 산화막(MOS) 구조를 적용하여, 기존 실리콘 기반 센서가 가지는 온도 한계를 극복하고자 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 센서의 감도와 내구성을 높이기 위해 탄탈륨 산화막(Ta2O5) 및 티타늄 산화막(TiO2) 등 다양한 유전체 박막을 적용하고, 급속 열 산화법(RTO)과 반응 스퍼터링 등 첨단 박막 형성 기술을 활용하고 있습니다. 이러한 연구는 고온 공정 모니터링, 가스 누출 감지, 자동차 및 석유화학 산업 등 다양한 산업 현장에서 요구되는 고온 환경에서의 수소 검지 기술에 직접적으로 기여하고 있습니다. 실제로 500~600℃ 이상의 고온에서도 우수한 감도와 빠른 응답 특성을 보이는 센서를 개발하여, 기존 기술의 한계를 극복하고 있습니다. 또한, Pd 전극의 패턴 및 면적 변화에 따른 센서 특성 최적화 연구도 병행하여, 실용화에 적합한 센서 설계 방안을 제시하고 있습니다. 이 연구는 한국연구재단 등 다양한 기관의 지원을 받아 진행되고 있으며, 관련 특허와 논문을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다. 앞으로도 고온 환경에서의 신뢰성 높은 수소 센서 개발을 통해, 산업 안전 및 에너지 분야에서의 혁신적인 기술 발전에 기여할 것으로 기대됩니다.

연구실은 탄소나노튜브(CNT)와 다공질 실리콘을 활용한 다양한 가스 센서 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. CNT는 전기적 특성이 우수하고 표면적이 넓어, 다양한 가스 분자와의 상호작용에 민감하게 반응할 수 있습니다. 연구실에서는 CNT 박막을 스프레이 코팅 방식으로 제작하고, 실란 바인더(TEOS, MTMS, VTMS 등)를 적용하여 박막의 구조적 안정성과 감도 특성을 개선하는 연구를 수행하였습니다. 이러한 CNT 기반 센서는 알코올, 습도, 불활성 가스 등 다양한 가스의 검지에 활용되고 있습니다. 특히, 실란 바인더의 종류에 따라 센서의 저항 변화 특성이 달라지는 점을 체계적으로 분석하여, 응용 목적에 맞는 최적의 소재 및 공정 조건을 제시하였습니다. 또한, CNT를 전자 방출 전극으로 활용한 진공 센서 및 저흡착 에너지 가스 검지 센서 등 새로운 응용 분야도 개척하고 있습니다. 다공질 실리콘 기반 센서 역시 알코올, 유기 가스, 습도 등 다양한 환경 인자 검지에 적용되고 있습니다. 연구실은 다공질 실리콘의 구조적 특성과 전기적 특성을 정밀하게 제어하여, 고감도·고신뢰성 센서 개발에 성공하였으며, 관련 특허 및 논문을 통해 그 성과를 국내외에 알리고 있습니다.