Review on Sensor Technology to Detect Toxic Gases

Abstract

The excess use and generation of various toxic gases from many industrial complexes and plant facilities have increased thepossibility of leakage or explosion accidents, which can cause fatal damage to human beings in the wide range of neighboringarea. To prevent the exposure to the fatal toxic gases, it is very important to monitor the leakage of toxic gases using gas sensorsin real time. Various types of gas sensors, which can be classified as semiconductor, electrochemical, optical, and catalytic com-bustion types according to the operating principles, have been developed. In this review, the operation principles of gas sensorsare explained and the performance of those sensors is compared. The state-of-the-art gas sensor technologies developed byresearch institutes or companies are reviewed also.Keywords: Toxic gases, Gas accident, Gas sensors, Safety 1. 독성가스 독성가스란 공기 중에 일정량 이상 존재하는 경우 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용 농도가 200 ppm 이하인 것을말한다[1]. 국내 독성가스 생산은 여수에서, 저장은 울산에서 가장 많은 가운데 지난 10년간 독성가스 사건은 전국 산업단지에서 36건이 발생했고, 이 중 암모니아 사고가 23건으로 가장 많이 보고되고 있다. 또한, 국내 독성가스 사용량은 연평균 39%로 증가하면서 이 같은 독성가스 사고가 발생할 가능성이 높아지고 있다[2].일반적으로 독성가스가 인체에 미치는 영향은 눈과 호흡기관의 점막 손상 및 염증, 두통, 구토, 급성 호흡곤란 등이 있으며,장시간 노출 될 시 홍반, 조직 파괴, 질식, 심하면 사망까지 이르게 할 수 있다. 독성가스의 중독으로부터 회복되었더라도 추후 여러 가지 후유증이 남을 수 있으므로 사전에 조치하고 예방하는 것이 중요하다. 한편, 독성가스에 노출되더라도 그 농도에 따라 증상이 미비하거나 매우 심각하게 나타날 수 있는데,일반적으로 독성가스의 인체 허용농도 기준을 정의하기 위해TLV-TWA (Threshold Limit Value-Time Weighted Average) 수치가 물질 고유 허용치로 활용된다. 이 값은 ‘시간 가중치로서 거의 모든 노동자가 1일 8시간 또는 주 40시간의 평상 작업에서악영향을 받지 않는다고 생각되는 농도로서 시간에 중점을 둔유해물질의 평균농도’를 뜻하며, Table 1은 TLV-TWA 수치에따른 대표적인 독성가스의 인체 허용농도를 나타낸다[3].하지만 인간의 감각기관으로는 독성가스의 농도를 정량 하거나 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 그 동안여러 물질의 물리적, 화학적 성질을 이용한 수많은 가스센서가연구, 개발 되어 가스의 누설감지, 농도의 측정, 기록 및 경보