ITO 나노파우더를 이용한 배전반용 화재센서의 제작 및 평가

Abstract

Indium-Tin-Oxide(ITO)는 화학적 내구성이 뛰어나고 투명한 금속산화물 재료이다. 본 연구에서는 ITO를 사용하여 배전반 화재발생과 관련된 중요한 요인인 온도, 섬광, 습도의 변화를 검출할 수 있는 센서의 제작과 동작특성에 대해 연구하였다. ITO 나노파우더는 Sn 농도 10%, 평균 입도 45nm의 것을 활용하였고, 인쇄는 센서응용이 용이하도록 PCB,PET,quartz 등 다양한 기판상에 인쇄하였다. 인쇄용 페이스트는 셀룰로오스 계열의 바인더를 사용하고, 페이스트 혼합비율과 바인더 제거를 위한 열처리 공정은 각기판마다 최적화하였다. 또한 인쇄 공정은 인쇄정밀도와 전기적 특성을 측정하여 인쇄공정을 최적화였다. 아크광 검출 성능을 확인하기 위한 아크광 재현은 254nm 에서 최대 발광피크를 갖는 Hg램프를 사용하였고, 온도 변화에 대한 센서의 저항변화는 Hot chuck 위에서 저항변화를 측정하였다. 각각의 기판상에 인쇄한 ITO 박막은 평균적으로 비저항 27.75Ω·cm를 보였다. 인쇄의 전사율은 95%이상이 확인되었다. 또한 ITO 나노파우더를 이용한 센서의 감도 특성은 스퍼터법으로 제작한 ITO를 사용한 센서가 보다감도가 높은 특성을 보였다. 또한 온도센서로서의 동작을 확인한 결과 -199.2kΩ/℃의 부 온도계수(Negative temperature coefficient) 를 가진 결과를 확인하였다. 이러한 결과로부터 ITO 나노결정을 사용한 인쇄박막을 이용하여 전기 배전반 화재를 감지할수 있는 경제적이며 간단한 센서가 구현 가능하다는 것을 알 수 있었다.