조선대 손홍래 교수팀, 저휘발성 폭발물 증기 실시간 감지 센서 개발… JCR 상위 4% 학술지 게재

다중 에너지 전달 기반 실리콘 나노와이어 형광 센서로 검출 어려운 RDX·PETN 증기까지 탐지… 형광 신호 최대 99.6% 회복으로 반복 사용 가능성 확인

조선대학교(총장 김춘성) 반도체화학과 손홍래 교수 연구팀의 연구 논문이 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다. 이 학술지는 임팩트팩터 12.5로 환경공학 분야 JCR 상위 약 4%에 해당하는 저명 저널이다.

이번 연구에는 조선대 일반대학원 화학과 김성진 박사과정생과 반도체화학과 고경국 박사후연구원이 공동 제1저자로 참여했다.

연구팀은 다중 포스터 공명 에너지 전달(FRET)과 응집 유도 발광 향상(AIEE) 원리를 결합해, TNT뿐 아니라 낮은 휘발성 때문에 증기 상태에서 검출이 어려운 RDX와 PETN까지 감지할 수 있는 다성분 실리콘 나노와이어 기반 반도체 형광 센서를 개발했다.

연구의 핵심은 서로 다른 광학적 특성을 가진 실리콘 기반 발광소재를 결합해 센서의 형광 신호와 폭발물에 대한 반응성을 동시에 높인 점이다. 이를 통해 기존 형광센서가 감지하기 어려웠던 저휘발성 폭발물까지 적용 범위를 넓혔다.

개발된 고체 박막 형광 센서는 상온에서 TNT, RDX, PETN 증기를 실시간으로 감지했다. 또한 폭발물 증기를 제거한 뒤에는 형광 신호가 최대 99.6%까지 회복돼 센서의 반복 사용 가능성도 확인했다.

손홍래 교수는 “이번 연구는 실리콘 기반 발광소재의 에너지 전달 특성을 활용해 폭발물 감지 성능을 높이고, 기존 형광센서의 적용 범위를 저휘발성 폭발물까지 확장했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 센서 소형화와 현장 적용 연구를 통해 공항·항만·군사시설 등 다양한 보안 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 조선대학교 2026년도 연구비 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 제546권(2026), 논문번호 179314에 실렸다. DOI는 10.1016/j.cej.2026.179314이다.

연구팀은 이번 성과가 폭발물 탐지의 감도와 재사용성을 함께 확보했다는 점에서 향후 보안·안보 분야의 현장 적용 가능성을 열었다고 보고 있으며, 센서 소형화 등 후속 연구를 이어갈 계획이다.

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