MQ2 가스 센서: 기능, 작동 메커니즘 및 실용적 응용

센서는 전자 장치가 환경 변화를 인지하고 대응하도록 합니다. 조도, 소리, 근접 등 다양한 종류 중 가스 센서는 LPG, 프로판, 메탄, 수소, 알코올, 연기, 일산화탄소 등 유해 가스를 감지해 안전 시스템에서 핵심 역할을 합니다. MQ2 가스 센서는 이 목적으로 널리 쓰이는 켐저항(Chemiresistor)입니다.

MQ2 가스 센서란?

MQ2는 200ppm~10,000ppm 범위의 가스 농도를 측정하는 금속 산화물 반도체 센서입니다. 5V DC로 동작하며 전압 분배 네트워크를 이용해 저항 변화를 읽을 수 있는 아날로그 신호로 변환합니다.

핵심은 산화 주석(SnO₂)으로 코팅된 알루미나 세라믹 소자가 스테인리스 메쉬 내에 밀봉된 구조입니다. 6개의 리드가 소자에 연결됩니다: 2개는 히터용, 4개는 출력 신호용입니다.

가열 시 산소 분자가 산화 주석 표면에 흡착되어 소자에서 전자를 포착, 저항을 증가시킵니다. 환원성 가스(메탄, LPG, 수소 등)에 노출되면 흡착된 산소 원자가 가스와 반응해 전자를 방출하고 저항을 낮춥니다. 결과적인 전류 변화로 가스 농도에 비례하는 아날로그 전압이 생성됩니다.

작동 원리

1. 가열: 두 전용 리드로 전류를 공급해 센서를 동작 온도(~400°C)로 올립니다.

2. 산소 흡착: 공기 중 산소 분자가 센서 표면에 결합해 전자를 가두고 저항 상승

3. 가스 상호작용: 환원성 가스 접촉 시 흡착 산소와 반응, 전자 방출로 저항 감소

4. 신호 생성: 저항 변화가 내부 분배기로 전압 변환; 가스 농도 높을수록 전압 상승

응용 분야

MQ2의 광범위한 감지 범위는 다음에 이상적입니다:

• 주거 및 상업용 가스 누출 경보
• 병원 및 실험실 공기질 모니터링
• 유해 가스 누출 감지용 산업 안전 시스템

센서 자체는 특정 가스를 구별하지 못하지만, 내장 전자회로를 갖춘 모듈 버전은 단일 가스 감지용으로 마이크로컨트롤러 없이 간편 통합이 가능합니다. 정밀 ppm 측정이 필요하면 원시 센서를 마이크로컨트롤러와 적절한 ADC로 인터페이스해야 합니다.

MQ2 대체품으로는 MQ-6, M-306A, AQ-3 센서가 있으며 각각 다른 감도 프로파일과 대상 가스를 제공합니다.