PDF문서083_Subminiature Gas Sensor Technology for Managing Indoor Air Quality.pdf

닫기

background image

Contact: Heejin Choi

Email: hjchoi2@etri.re.kr

Phone: +82. 42. 860. 4946

Subminiature Gas Sensor 

Technology for Managing 

Indoor Air Quality

Subminiature Gas Sensor Technology for

Managing Indoor Air Quality


background image

2

TECHNOLOGY BRIEF

▣ Technology Overview

Subminiature Gas Sensor Technology for Managing Indoor Air Quality

u

Senses gas by a change of electrical resistance occurred by electron swap 

between sensing material and gas, and activates reaction by partially heating 

with heater.

u

Sensing material uses a method evaporating large area like screen printing, 

inkjet printing, chemical vapor deposition, sputtering, and etc.

u

Especially making high-thermal efficiency and high-stiffness designed micro 

heater with CMOS-MEMS process and applying it to gas sensor, enables 

materialization of subminiature low-power-consumption sensor.

Subminiature, Indoor Air Quality, VOC(Volatile Organic 

Compounds), Gas Sensor, MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System

□ Keywords

□ TRL

< Gas Sensing Mechanism and Diagram of Micro Heater>

Heater

Sensor

Electrode

Sensing
Material

Heater

Si

5

Technology Classification Code

Sector

Sub Sector

Industry

ICT Device

ICT Device

Sensor/Device/Material


background image

3

TECHNOLOGY BRIEF
Subminiature Gas Sensor Technology for Managing Indoor Air Quality
(Low-price Low-power-consumption Micro Heater Device Technology

▶ High-sensitivity Gas Sensing Material Technology

▶ Low-power MEMS Heater and Sensor Production/Evaluation Technology

• Hybrid nano material functionalization technology
• Gas sensing material evaporation technology for mass production
• Minimum area gas sensing material consecutive evaporation technology

• Low-power bulk processing type MEMS heater design/production technology
• MEMS heater feature evaluation technology
• Low-power MEMS gas sensor production/evaluation technology

▣ Technology Description

▣ Application Fields

TO Can

Heater

Electrode

Sensor

Electrode

Sensing

Material

▶ Indoor Air Quality Management Field
▶ Public Air Quality Management Field
▶ Atmosphere Environment Management Field


background image

4

u

There is sensors with various sensing methods on sale, but this technology 

is ful y adopted to the flow of global sensor technology development, and 

it is a device having intel igent features fol owing the IoT generation with 

low-power-consumption, subminiature, and low-price mass production.

u

Among the above features, low-power-consumption is materialized by 

applying high-efficiency micro heater which can be produced massively 

with semiconductor process.

u

As applications with sensor equipped are consistently asking for smal er 

sizes and main sensor companies are launching smal er sensors 

consistently, this technology is also materialized with subminiature design 

and semiconductor process.

Low-price low-power-consumption micro heater based indoor air quality 

sensor made by ETRI with its own technology. This sensor is aiming for 

providing services equipped in smartphone of IoT sensor node, and has 

features of subminiature low-power-consumption and possible for mass 

production 

▣ Outstanding Features

▣ IPR Status

Korean patent 1 article registered

Korean patent 1 article applied


background image

5

• In Korea, not MEMS but bulk 

semiconductor typed gas 

sensors are taking most of the 

market.

• To deal with market demand for 

MEMS gas sensor, research is 

running actively with labs and 

companies but yet non has been 

commercialized.

• Even in foreign, most of 

semiconductor typed gas sensors 

are heavy consuming bulk 

semiconductors.

• In Japan, Figaro, which is a 

representative semiconductor 

typed gas sensor enterprise, 

recently launched low-power-

consumption gas sensor with 

MEMS technology applied.

u

VOCs like formaldehyde are classified as class 1 carcinogens but when 

new house, office, and public facilities uses cheap interior, these gases 

will contaminate indoor air quality.

u

Instead of using expensive equipment for precise measurement, there are 

many technological demands for implementing alarm function of indoor 

air quality with simple and low-price sensors.

u

When subminiature low-power-consumption micro heater technology is 

applied to this, a lot more various IoT services or mobile gas sensor can 

be materialized.

u

IoT sensor node mainly applied for low-battery consuming hygrothermal 

sensors has limited service range but with low-battery-consumption gas 

sensor loaded, various services are possible while ecobusiness is also 

expected.

□ Korea

□ Global

▣ Technology Trend


background image

6

기술수요

적용처

Application

Industry

Smartphone, Sensor 

Node, Automobile, Air 

Cleaner, Air Conditioner

Management of Personal, 

Indoor, Automobile Air 

Qualities

u

Global market of gas sensor is expected to grow 5.2% every year average 
from $4.8 billion at 2015 to $5.9 billion at 2019.

- Global market of sensor node is expected to be scaled from $12.3 billion 

at 2015 to $43.5 billion at 2019, and at least 50% gas sensor will be 
loaded.

u

Domestic market of gas sensor is expected to grow 6.1% every year 
average from 490 billion \ at 2015 to 6200 billion \ at 2019.

• Recently

indoor

environment

sensing or safety management

and renewable energy field are

more likely to look for gas

sensors, and Figaro, e2v, City

Tech., Honeywel are companies

with high share

• EU STX Co. has launched bulk

processing MEMS gas sensor

items, but needs lesser power-

consumption to be used at mobile

devices or sensor nodes.

▣ Market Trend

□ Market Leaders

□ Technology Demand


background image

7

• Silicon based micro heater design and manufacturing process technology
• Silicon based micro heater characteristic measuring and analyzing technology

§

Low-power-consumption MEMS Heater Technology

• Large area gas sensing material evaporating and analyzing technology
• Gas sensing characteristic evaluation equipment technology
• Gas sensing characteristic measuring and analyzing technology
• Gas sensor module design technology
• Gas sensing algorithm technology

§

Subminiature Air Quality Sensor Technology for Mass Production

▶ Gas sensor for super slim mobile devices like smartphones
▶ Gas sensor for IoT sensor node
▶ Gas sensor for home appliance devices/automobiles

▶ Since there are few cases of commercialized subminiature low-power-

consumption featured gas sensor technology, advantageous to create 

various services other than existing services.

▶ Air conditioning or noxious environment monitoring services are 

possible at appliances/automobile, public facilities and office or 

working environments

▣ Applications and Effects

▣ Scope of Technology Transfer