초록 ▼

1. 최종목표
- 해외 연구 기관과 협력하여 마이크로유변학(microrheology) 분야의 국내 자체 기술력 구축
- 광학 기술 및 DWS 분석 기기를 도입하여 다양한 입자계 시스템의 유변물성 및 입자의 크기 및 분포 측정
- DWS 기술을 이용하여 다양한 산업적인 응용분야 발굴
2. 개발내용 및 결과
- 빛의 산란(light scattering) 원리를 이용한 현탁액 물질의 특성 분석: 현탁액과 같은 콜로이드 물질의 특성을 빛의 산란 원리를 이용하여 측정하는 기술 및 방법론 확립. 현탁액 내의 입자의

1. 최종목표
- 해외 연구 기관과 협력하여 마이크로유변학(microrheology) 분야의 국내 자체 기술력 구축
- 광학 기술 및 DWS 분석 기기를 도입하여 다양한 입자계 시스템의 유변물성 및 입자의 크기 및 분포 측정
- DWS 기술을 이용하여 다양한 산업적인 응용분야 발굴
2. 개발내용 및 결과
- 빛의 산란(light scattering) 원리를 이용한 현탁액 물질의 특성 분석: 현탁액과 같은 콜로이드 물질의 특성을 빛의 산란 원리를 이용하여 측정하는 기술 및 방법론 확립. 현탁액 내의 입자의 크기 및 크기 분포를 입자에 의해 산란된 빛의 상관관계 함수로부터 도출함. 해외공동연구기간인 하버드대학 Weitz 교수 연구팀과 협력하여 DLS 및 DWS 분석기기의 원리를 규명하고 장치를 공동 개발함.
- DLS(Dynamic light scattering) 분석기기 도입 및 DWS(Diffusing wave spectroscopy)분석기기 개발: 현탁액 물질의 농도가 낮은 경우 입자에 의해 단산란(single scattering)이 일어나기 때문에 DLS 장비를 이용하여 측정할 수 있지만 현탁액 물질의 농도가 높은 경우 입자의 영향으로 복산란(multiple scattering)이 일어나게 되어 DWS 장비를 활용하여야함. 해외공동연구기간에서 공동으로 설계하고 개발된 DLS 장비를 국내에 도입하였고, 이장비를 개선하고 상관관계함수 모델을 발전시켜 DWS 장비를 개발함.
- 마이크로유변학 기술 확보: DWS 장비를 이용하여 현탁액 물질의 유변학 특성을 분석하는 마이크로유변학 기술력을 확보함. 본 연구를 통해 선진국 수준의 마이크로유변학 기술을 발전시킴.
3. 사업성과
? 기술적 성과
- 현탁액 물성 측정을 위한 DWS 분석장비를 도입?개발함으로써 마이크로 유변학과 관련된 유변물성 측정법 및 광학 기술에 대한 기초 학문분야를 발전시키고 다양한 미세구조를 갖는 소재의 물리적/유변학적 특성을 규명함. 소재산업에서 많이 활용되는 고분자 용액, 현탁액, 슬러리, 젤, 바이오 용액 등에 대한 유변 특성 및 유동 특성을 분석할 수 있는 기술을 구축함.
- 빛의 산란 원리를 이용하여 현탁액 내 입자의 거동을 분석하고 저농도 현탁액을 분석하는 DLS 장비를 발전시켜 고농도에서도 직접 사용 가능한 DWS 분석 장비를 개발함.
- 다양한 연체물질 제품의 유변학적 물성을 광학 기술로 효율적으로 분석함으로써 생산 제품의 효율적 품질관리 프로그램을 개발함.
? 경제적 성과
- 연체물질 제품의 품질 혁신을 통해 생산성 및 수익이 극대화되고 품질관리 시스템을 체계화하여 생산 비용을 절감시킴..
- 도입하기 어려운 DWS 기술을 본 과제를 통해 해외공동연구기관과의 공동연구로 도입하여 자체분석능력을 갖춤으로써 현탁액 물질의 분석 업체로부터 분석해야 하는 시간과 비용을 최소화함.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 실시간 모니터링 기술, DWS 광학 특성, 장치에 대한 특허 출원/등록을 통한 지적 재산권 확보 및 활발한 산학연 활동을 통한 연구 기술 축적 및 사업 영역 확대.
- 고농도 현탁액에 대한 품질관리 시스템 개념을 타사업분야에 적용하여 국가 경쟁력을 갖춘 최적 생산 공정화 기틀 마련.
- 국내외의 다양한 연체물질 생산업체에 품질관리 제어시스템에 대한 컨설팅 사업도 가능함.
4. 향후추진계획
- 고농도 현탁액을 전처리 과정을 거치지 않고 바로 분석하여 생산 공정 중에 실시간으로 품질관리 및 피드백을 함으로써 완벽한 품질관리 시스템을 구축할 예정임.
- Two-cell 방법론 개발: Nonergodic 시스템을 측정하는 방법으로 ergodic 물질과 nonergodic 물질을 결합시켜 측정하는 two-cell 방법론을 확보할 예정임.
- 비디오 마이크로유변학 기술 개발: DWS 방법이 아닌 추적 입자(tracer particle)의 평균 제곱 변위(mean square displacement(MSD))를 광학현미경으로 측정해 유변 물성을 측정한 후 이를 DWS 방법과 기존의 유변물성 측정장치(rheometer)를 이용하여 측정한 결과와 비교하는 마이크로 유변학 기술을 구축함.
- 상기 기술들을 개발하여 마이크로유변학 분야의 국제경쟁력을 갖춤으로써 이 분야를 선도할 최상의 선진 기술력을 확립할 예정임.

목차 Contents

• 최종보고서 제출서...1
• 사업비사용실적보고서...2
• I. 총괄현황...2
• II. 과제개발비 세부집행내역...2
• 개발결과의견서...8
• 최종보고요약서(초록)...9
• 목차...11
• 제 1 장 서론...12
• 제 1 절 대상 물질 및 개발대상 기술의 개요...12
• 제 2 절 기술개발의 필요성 및 중요성...12
• 제 3 절 대상 기술 개발 목표...18
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...20
• 제 1 절 기술개발 추진일정 및 달성도...20
• 제 2 절 수행 연구에 대한 기술 성과...21
• (1) DLS 장비 설계 및 국내 구축...21
• (2) DWS 장비 설계 및 국내 구축...25
• 제 3 절 산업적으로의 응용 기술 개발...29
• (1) 생산제품 모니터링 기술 개발...29
• (2) 현탁액 방울의 건조 공정에서의 응용 기술 개발...30
• 제 3 장 사업성과...34
• 제 1 절 기술적 성과...34
• 제 2 절 경제, 산업적 성과...34
• 제 3 절 기술 활용 방안 (사업화 방안)...34
• 제 4 장 결론...35
• 제 1 절 과제 요약...35
• 제 2 절 향후 계획...36
• 인용문헌...36