초록 ▼

본 연구는 표면 탄성파 센서를 이용하여 계육의 신선도를 검출할 수 있는 기술을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 전자코와 GC-MS를 이용하여 계육의 저장기간에 따른 냄새 패턴 및 성분을 분석하였다. 전자코를 이용한 분석에서 주성분분석 결과 살점의 경우 저장 12일 후부터 냄새패턴이 명확하게 차이가 나타났으며 외피의 경우에는 저장 9일부터 냄새패턴의 차이가 나타났다. GC-MS 분석결과 저장초기(5일 전후)에는 알데하이드류 물질이 신선도 인자로서 적합한 것으로 나타났다. 이에 따라 알데하드류에 민감하게 반응할 수 있는 감지막

본 연구는 표면 탄성파 센서를 이용하여 계육의 신선도를 검출할 수 있는 기술을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 전자코와 GC-MS를 이용하여 계육의 저장기간에 따른 냄새 패턴 및 성분을 분석하였다. 전자코를 이용한 분석에서 주성분분석 결과 살점의 경우 저장 12일 후부터 냄새패턴이 명확하게 차이가 나타났으며 외피의 경우에는 저장 9일부터 냄새패턴의 차이가 나타났다. GC-MS 분석결과 저장초기(5일 전후)에는 알데하이드류 물질이 신선도 인자로서 적합한 것으로 나타났다. 이에 따라 알데하드류에 민감하게 반응할 수 있는 감지막으로서 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 선정하였다. 표면 탄성파 소자의 동작주파수는 160 MHz로 하였으며 압전기판으로서는 LiNbO3를 선정하여 MEMS(micro electro mechanical system)공정을 적용하여 소자를 제작하였다. 센서의 감지막으로 선정된 PDMS를 스핀-코팅 방법을 이용하여
표면 탄성파 센서의 감지부에 증착하였다. 감지막이 증착된 표면 탄성파 센서의 성능을 분석하기 위하여 질소가스에 아세트알데하이드 가스를 혼합하여 센서에 반응시킨 결과 아세트알데하이드의 농도에 따라 표면 탄성파 센서의 위상값 변화가 증가하는 것을 나타내어 본 연구에서 개발된 센서가 안정적으로 동작하는 것으로 나타났다.
160 MHz의 기준 주파수 신호를 발생시킬 수 있는 전압제어 가변발진기, 주파수카운터, 전압 안정화장치, 액정표시장치, 마이크로프로세서, 센서내장 소형 챔버 등으로 구성되는 휴대형 표면 탄성파 센서 및 시스템을 제작하였다. 계육의 저장기간에 따른 포집 가스를 반응시켜 센서의 신호변화를 측정한 결과 저장기간(1, 3, 5, 7 및 9일)에 따라 센서의 주파수 변화값이 뚜렷하게 나타나 본 연구에서 개발된 표면 탄성파 센서 및 시스템을 이용하여 현장에서 포장계육의 신선도 평가가 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼

This study was conducted to develop a surface acoustic wave(SAW) sensor system for measurement of the freshness of the packaged chicken. To do that, the odor pattern and components were analyzed during the storage time by using electronic nose and GC-MS(Gas chromatograph mass spectrometer). The resu

This study was conducted to develop a surface acoustic wave(SAW) sensor system for measurement of the freshness of the packaged chicken. To do that, the odor pattern and components were analyzed during the storage time by using electronic nose and GC-MS(Gas chromatograph mass spectrometer). The results of principal component analysis at experiment with electronic nose showed that there were significant differences among oder patterns of flesh after 12 days. For skin, after 9 days, there were significant differences among oder patterns. From the results of GC-MS analyses, because aldehyde was rapidly increased after 5 days, as a freshness detection factor aldehyde was selected.
As a sensitive layer of the SAW device, PDMS(polydimethylsiloxane) film was coated on the surface of SAW device between input and output interdigital transducers (IDTs) by using the spin-coating method. The IDTs were coated on the surface of LiNbO₃ piezoelectric wafer by MEMS(micro electro mechanical system) technology. To analyze the performance of the fabricated SAW sensor with PDMS film, N₂ gas (carrier gas) and various concentrated CH₃CHO gases were mixed and fed into the SAW sensor with PDMS film. Since the phase change of the SAW sensor increased with the increase of concentration of CH₃CHO , the developed SAW sensor showed good sensitivity and stability.
The portable SAW sensor system consisted of the voltage controlled oscillator, frequency counter, voltage regulator, LCD display, microprocessor, small chamber with SAW sensor and so on. Since the distinct frequency change of the developed system was found during storage of the packaged chicken, evaluation of the freshness of packaged chicken will be possible.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목 차 ... 9
• 제 1 장 서론 ... 11
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 제 1 절 표면 탄성파 센서 ... 13
• 제 2 절 계육 신선도 평가 ... 16
• 제 3 장 신선도 평가용 SAW 센서 개발 ... 18
• 제 1 절 SAW 센서 설계를 위한 이론적 해석 ... 18
• 1. SAW 센서 설계를 위한 이론적 고찰 ... 18
• 2. SAW 센서의 설계 및 제작 ... 28
• 3. 실험방법 ... 48
• 4. 결과 및 고찰 ... 60
• 제 2 절 SAW 센서 신호처리 회로 개발 ... 75
• 1. 회로 시스템 제작 ... 75
• 2. SAW 센서 시스템을 이용한 계육 가스 반응 실험 ... 82
• 3. 결과 및 고찰 ... 88
• 제 3 절 신선도 평가인자 구명 및 감지막 소재 개발 ... 91
• 1. 계육의 저장기간에 따른 냄새 패턴 및 성분 분석 ... 91
• 2. 계육 신선도 검출용 감지막 연구 ... 101
• 제 4 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 112
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 112
• 제 2 절 정량적 성과 ... 114
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 115
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 116
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 117
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 118
• 제 9 장 참고문헌 ... 119