초록 ▼

1) 미세유체시스템 기반의 미세먼지 분류 소자
본 연구의 목적인 PM2.5의 미세 입자를 분류하기 위하여 입자상 물질을 분류하는 방법 중 하나인 초소형의 가상 임팩터를 이용하여 마이크로급 미세 입자를 분류한다.
미세입자의 크기 : 마이크로급 (2.5㎛), 분류 입경 오차 : 10%이내
2) MEMS기술과 광학기술 기반의 미세먼지 측정 기법
MEMS기술을 이용한 초소형 코로나 하전 장치와 입자 하전 전류 측정 전극을 구현하여 마이크로급 입자의 수농도 측정하는 모듈을 개발한다. 또한 레이저기술 기반의 PM2.5의

1) 미세유체시스템 기반의 미세먼지 분류 소자
본 연구의 목적인 PM2.5의 미세 입자를 분류하기 위하여 입자상 물질을 분류하는 방법 중 하나인 초소형의 가상 임팩터를 이용하여 마이크로급 미세 입자를 분류한다.
미세입자의 크기 : 마이크로급 (2.5㎛), 분류 입경 오차 : 10%이내
2) MEMS기술과 광학기술 기반의 미세먼지 측정 기법
MEMS기술을 이용한 초소형 코로나 하전 장치와 입자 하전 전류 측정 전극을 구현하여 마이크로급 입자의 수농도 측정하는 모듈을 개발한다. 또한 레이저기술 기반의 PM2.5의 미세입자를 계측하는 소형 모듈을 개발한다.
수농도 측정 범위 : $10^{6}$개/$cm^3$, 측정 오차 : 15%이내
시스템 소형화 : 75×45×$30cm^3$
3) 나노기술 기반의 고감도 TVOCs 감지 기법 연구
TVOC를 고감도로 감지할 수 있는 초소형 센서를 개발한다. 고감도 측정을 위해 나노기술를 이용하여 산화아연 나노선기반의 TVOC 센서를 개발한다.
측정 농도 범위 0.1~50ppm, 반응 시간 : 1분이내, 측정 오차 : 15%이내
4) 소형화를 위한 각 감지 소자의 통합 패키징 기술 개발
감지 소자에서 발생하는 미소 전기 신호를 처리하기 위한 신호처리 회로를 구현하고, 각 센서 통합시 신호의 간섭이 없도록 전기적 차폐 기술을 적용한다. 또한 통합 모듈 개발을 위하여 각 센서에 공급할 실내 공기 시료의 전처리 기술을 개발한다.
개발된 개인 노출 환경 모니터링 모듈을 이용하여 실제 환경에서의 측정을 통하여 모듈의 안정성과 신뢰성을 검증한다.

Abstract ▼

1) A micro particle(PM2.5) sorting device based on MEMS technology
For the purpose of this research which is to separate micro particles(PM2.5), one of the techniques of particle separation is chosen. The technique uses small virtual impactor to sort micro-sized particles.
Size range : Micro m

1) A micro particle(PM2.5) sorting device based on MEMS technology
For the purpose of this research which is to separate micro particles(PM2.5), one of the techniques of particle separation is chosen. The technique uses small virtual impactor to sort micro-sized particles.
Size range : Micro meter sized particle (under 2.5㎛),
Separation diameter error : under 10%
2) A sensing module for micro particle based on MEMS and Laser technology
Number concentration of micro-sized particle is measured by a micro-machined corona discharger and micro electrode. The micro corona discharger and electrode are developed by MEMS technology. Moreover, as an another methode of sensing micro particle(PM2.5), the small sized sensing module is designed based on the Laser technology.
Measuring range of number concentration : $10^{6}No$/$cm^3$,
Measuring error : under 15%
Miniaturization : 75×45×$30cm^3$
3) Research of highly sensitive sensor for TVOCs based on Nano technology
This research develops the small-sized and highly sensitive sensor for TVOCs. For the high sensing process, nano technology is used to device the nano wire sensor of ZnO.
Measuring range of concentration : 0.1~50ppm,
Response time : under 1minute, measuring error : under 15%
4) Development of miniaturization and integration technique
For developing a small integrated monitoring module, pre-processing sequence of sampled air is designed, and electronic packaging technique is used. A control unit is developed for controlling each sensor and processing the electric signals.
The stability and reliability of the monitoring module is evaluated by field test.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 초록 ... 2
• 목차 ... 5
• 표 목차 ... 9
• 그림 목차 ... 9
• 요약문 ... 11
• SUMMARY ... 14
• 제1장 서론 ... 18
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 18
• 1. 연구의 필요성 중요성(필요성) ... 18
• 가. 연구의 필요성 ... 18
• (1) 융합대기오염 측정/평가 기술의 필요성 ... 18
• (2) 미세 입자 측정에 대한 새로운 분석 기법 개발의 필요성 ... 19
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 21
• 1. 연구의 필요성 중요성(필요성) ... 21
• 가. 해외 기술개발 동향 시장 ... 21
• (1) 미세먼지 측정 기술 ... 21
• (2) TVOCs 감지 기술 ... 21
• 나. 해외 기술개발 동향 시장 ... 21
• (1) 미세먼지 측정 기술 ... 21
• (2) TVOCs 감지 기술 ... 21
• 다. 기존 PM 및 VOC 측정 장비와의 경제성 비교 ... 22
• 제3절. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 28
• 1. 차별성 ... 28
• 가. 기술 융합형 다기능 소형 측정 장치의 부재 ... 28
• 나. 소형 미세 입자 측정 장치의 부재 ... 28
• 다. 광학적 입자 분석 장치의 한계 ... 28
• 라. 기존 TVOCs 감지 센서의 한계 ... 28
• 2. 주관기관의 관련기술 보유현황 ... 29
• 3. 본 연구팀의 연구기술 ... 31
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 32
• 제1절 연구의 최종목표 ... 32
• 1. 세부 목표 ... 32
• 2. 제안하는 미세먼지 및 총휘발성유기화합물 복합 측정 모듈의 특징 ... 32
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 33
• 1. 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ... 33
• 2. 평가의 착안점 및 기준 ... 34
• 3. 주요 연구내용 변경 사항 ... 35
• 제3절 연도별 추진체계 ... 36
• 1. 연구개발의 추진 전략 ... 36
• 2. 연차별 추진체계 ... 37
• 3. 연차별 연구개발의 추진 일정 ... 38
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 39
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 39
• 1. 미세유체채널 집적형 마이크로 입자 분류소자 개발 ... 39
• 가. 미세입자 분류소자 ... 39
• 나. MEMS 기술을 이용하여 가상 임팩터 제작 및 성능 평가 ... 40
• 2. 전기적 수농도 측정기반 미세먼지 감지 기술 ... 42
• 가. 미세입자 하전장치 ... 42
• 나. PM 2.5 하전을 위한 Multi-tip 코로나 하전 장치 제작 ... 43
• 다. 고전압 인가를 위한 소형 고전압 변환 모듈 개발 ... 44
• 라. 코로나 하전장치의 성능 평가 ... 45
• 마 . PM2.5 측정 통합 소자 및 통합 모듈 개발 ... 46
• 3. 레이저 기반의 미세먼지 농도 측정 기술 ... 50
• 가. 파장 선정 ... 50
• 나. 입자 발생장치 및 계측장치 설계 ... 51
• 다. 장시간 지속적 감도 유지 성능 확인 ... 53
• 라. 수농도 측정 범위 ... 55
• (1) PM1 측정 결과 및 측정오차 ... 55
• (2) PM2.5 측정 결과 및 측정오차 ... 57
• 마. 레이저 측정 모듈 소형화 ... 59
• 4. 나노선 기반 TVOCs 감지 소자 개발 ... 62
• 가. 센서의 제작 ... 62
• 나. 실험 ... 63
• 다. 결과 ... 63
• (1) 기능화 처리 전.후의 반응성 비교 ... 63
• (2) 톨루엔 농도 변화에 따른 신호 변화 측정 ... 64
• (3) 최대 오차 측정 ... 65
• (4) BTEX 혼합 VOC 측정 ... 65
• (5) TVOC에 대한 추가 해석 ... 67
• 5. QCM(Quartz crystal microbalance)기반의 미세먼지 질량농도 측정 기술 ... 68
• 가. 수정진동자 미세저울(Quartz Crystal Microbalance-QCM)의 기본 원리 ... 68
• 나. 수정진동자 미세저울(Quartz Crystal Microbalance-QCM)을 이용한 입자의 질량측정 선행 연구조사 ... 69
• 다. QCM에 대한 결론 ... 72
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 73
• 1. 미세유체채널 집적형 마이크로 입자 분류소자 개발 ... 73
• 2. 전기적 수농도 측정기반 미세먼지 감지 기술 ... 74
• 3. 레이저 기반의 미세먼지 농도 측정 기술 ... 75
• 4. 나노선 기반 TVOCs 감지 소자 개발 ... 76
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 77
• 1. 연차별 연구개발 목표 및 달성도 ... 77
• 2. 최종목표 대비 연구개발 실적 ... 78
• 제4절 연도별 연구성과(논문.특허 등) ... 79
• 1. 국내외 전문학술지(논문)게재 성과 ... 79
• 2. 지적재산권 출원/등록 성과 ... 80
• 가. 출원 ... 80
• 3. 국내외 학술회의(세미나) 발표 성과 ... 81
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 82
• 1. 기술적 측면 ... 82
• 2. 환경적 측면 ... 82
• 3. 경제.산업적 측면 ... 82
• 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 83
• 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 83
• 가. 환경 감시 시스템에의 활용 ... 83
• 나. 실내외 공기질 모니터링 기술 및 관리 시스템 개발에의 활용 ... 83
• 다. 디젤 배출입자 측정/제거 시스템에 활용 ... 83
• 라. 개발 기술의 실용화 방안 ... 83
• 2. 사업화계획 및 효과 ... 84
• 가. 사업화계획 ... 84
• 나. 무역수지 개선효과 ... 85
• 다. 사업화가능성 SWOT 분석 ... 85
• 3. 성과 활용성 제고를 위한 의견 ... 85
• 4. 사업화 대상 기술의 현재 기술 개발 수준 ... 85
• 5. 최종 사업화까지 요구되는 기술 수준 ... 86
• 제7절 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설.장비 현황 ... 88
• 제4장 참고문헌 ... 89
• 부 록 ... 90