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| 인천전자마이스터고등학교 ·············································································································

나. 가스 감지 센서와 가스 경보기

가스 센서는 가스를 감지하여 디지털
신호로 변환하여 전송하는 센서의 종류이
다. 가스 센서는 반도체식 가스 센서와 접
촉연소식 가스센서로 두 가지 방식을 가

지고 있다. 반도체식 가스센서는 세라믹
반도체 표면에 가스가 접촉했을 때 일어
나는 전기전도도의 변화를 이용하는 것이
많으며 대부분 대기 중에서 가열하여 사용
되는 일이 많아 고온에서 안정한 금속산화물이 주로 사용된다. 금속 산화물은 반도체의 성
질을 나타내는 것이 많고, 이중 금속원자가 과잉인 경우에는 n형 반도체, 금속원자가 결핍
인 경우에는 p형 반도체가 된다. 세라믹반도체 중 전기전도도가 크고 융점이 높아서 사용
온도 영역에서 열적으로 안정한 성질을 가진 반도체가 센서에 이용되고 있다. 반도체 가스

센서의 모재료와 촉매를 여러 가지로 바꾸거나 조합하고 센서 동작 온도를 변경함으로써
선택성을 부여하기도 한다. 많은 금속산화물이 가스센서의 연구 대상이 되고 있는데 가장
많이 연구되어 사용중인 것으로는 SnO2, ZnO, Fe2O3등이 있다.
접촉연소식 센서는 반도체식 센서가 기체와 고체간의 흡착 탈착으로 인한 전기전도도의

변화를 이용하는 것과 달리 가연성가스와 산소와의 반응열을 전기신호로 변환하는 방식으
로 수증기나 온도 습도 및 다른 잡가스의 영향을 적게 받기 때문에 가연성가스경보기에
가장 많이 사용된다,
가연성 가스가 산소와 반응하면 반응열이 생긴다. 접촉연소식 가스 센서는 이 반응열을
전기신호로 변환해서 감지하는 방식이다 금속의 경우 온도가 상승하면 저항값은 커진다.
대부분의 가연성 가스는 탄화수소이며 이들 가스가 완전히 산화되어 H2O와 CO2로 될 때

발열량은 가장 크다/ 가스의 완전 산화는 저온에서는 일어나기 어렵고 일어나더라도 그 반
응속도는 대단히 늦다 반응속도를 높이기 위해 완전 산화를 촉진하는 촉매를 사용하는데
완전산화반응을 하게 하기 위해서는 산소가 충분히 존재하여야 한다.
접촉연소식 센서의 특징이 우리 조가 추구하는 가스 경보기와는 맞지 않다고 생각하여

반도체식 가스 센서를 선택하였고 그중에서 SnO2방식의 가스센서를 선택하였다.
SnO2는 일반적으로 물리 화학적인 흡착 탈착이나 화학반응을 이용하는 가스센서는 고
온에서 동작되는 것이 많으며 이에 따라 시간의 경과에 따른 특성의 열화가 심하다. SnO2
세라믹스는 다른 물질에 비해 소결이 잘 되지 않기 때문에 사용 중 장시간의 고온상태에
서도 더 이상의 입계성장이 거의 일어나지 않는다. .이것이 바로 SnO2가스센서가 다른 물
질을 원료로 하는 가스 센서보다 수명이 길고 신뢰성이 높은 이유이다. 그러나 센서에 첨

가되는 촉매는 대기 중의 수분 및 다른 유해가스의 영향으로 장기간 사용시 열화되기 때
문에 이에 따른 센서저항 및 감도의 변화가 생긴다. 일반적으로 SnO2 가스센서의 경시변

화는 초기에 비해 저항이 작아지고 감도가 예민해지는 경향이 있다. 이러한 특징으로 우리
조는 SnO2 방식의 가스센서인 mq-1을 선택하였다.

가스 경보기는 mq-1센서를 통해 디지털 신호를 받아들여 가스를 감지하여 일정량 이상
발생 시 경보음을 울리고 신호를 준다. 신호는 가스 차단기로 보내져 가스가 자동으로 차
단되며 빨간색 전구가 ON된다. 가스 발생 시 스마트폰, 터치스크린으로 상태를 표시하며
가스가 더 이상 발생하지 않거나 사용자가 직접 OFF시키지 않는 이상 꺼지지 않는다.