초록 ▼

1차년도 연구에서는 나노열전달 해석을 통하여 μGC 디바이스의 최적 디자인을 도출하였다. 외부에서 들어오는 극소량의 VOC mixture는 센서의 LOD (Limit of Detection) 때문에 먼저 흡착을 통하여 농축시켜야 하고, 흡착된 유기화합물들은 다시 열탈착을 통하여 column으로 주입되며 column에서 분리가 된다.

이 때에, 빠른 열탈착이 분리 성능에 결정적인 역할을 하기 때문에 나노열전달 해석으로 흡착기(preconcentrator)와 마이크로 칼럼 (micro-column)이 일체화된 디바이스에서

1차년도 연구에서는 나노열전달 해석을 통하여 μGC 디바이스의 최적 디자인을 도출하였다. 외부에서 들어오는 극소량의 VOC mixture는 센서의 LOD (Limit of Detection) 때문에 먼저 흡착을 통하여 농축시켜야 하고, 흡착된 유기화합물들은 다시 열탈착을 통하여 column으로 주입되며 column에서 분리가 된다.

이 때에, 빠른 열탈착이 분리 성능에 결정적인 역할을 하기 때문에 나노열전달 해석으로 흡착기(preconcentrator)와 마이크로 칼럼 (micro-column)이 일체화된 디바이스에서 흡착기와 칼럼 사이의 thermal crosstalk를 방지하여 열손실을 최소화하면서 흡착기에 열을 가할 수 있는 구조를 디자인하였다.

2차년도 연구에서는 MEMS 공정을 이용하여 μGC 디바이스를 제작하고 기초 성능을 평가하였고, 제작 공정은 deep reactive ion etching (DRIE)를 이용하여 칼럼과 흡착기 내부를 만들고 후면에 Pt 증착으로 히터를 제작하였다. 제작된 μGC 디바이스를 실험에 사용하기 위한 실험 장치를 구성하였고, Labview 프로그래밍을 통하여 디바이스의 구동을 제어하도록 하였다. 기본 구성은 질소 탱크 및 VOC 샘플을 μGC 디바이스에 연결하여 먼저 펌프를 통해 흡착시키고, Labview 프로그램으로 히터를 작동시켜 흡착된 물질들을 열탈착시켜서 칼럼으로 이송시킨다. 이송된 물질들은 칼럼에서 분리가 되고 센서가 분리된 유기화합물을 검출하는 방식으로 시스템을 구성하였다. 제작한 μGC 시스템으로 5종의 물질에 대한 분리 및 검출 성능을 실험으로 측정하였고, 20초 이내에 5종의 VOC 분석을 완료하였다. 또한, 휴대성 확보를 위한 추가전력 공급용 태양전지 기판 적용성 연구에서 태양전지 휨 현상 원인 분석을 위하여 알루미늄 층 물성치에 따른 휨현상을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 3D LSFM 시스템을 개발하였고 이를 태양전지 기판의 sub-layer인 알루미늄 층의 물성치를 성공적으로 측정하였다. 도출된 연구 결과를 Nature 자매지인 Scientific Reports에 게재하여 그 우수성을 인정받았다.

3차년도 연구에서는 1, 2차년도에 개발한 μGC 디바이스를 통합하고 운영할 수 있는 실험 방법을 개발하고 이를 검증하였다. 이에 대한 연구결과를 통하여 특허 3건을 출원하였고 3차년도에 등록이 되어 기술의 중요성 및 우수성을 확인하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 14