초록 ▼

핵심기술
○ 현재 파울링 모니터링기술의 경우는 실험실 수준에서 마이크로 그램까지 측정가능한 QCM(Quartz Crystal Microbalance)저울을 이용하여 연구하는 수준으로 되어 있음.

○ QCM(Quartz Crystal Microbalance)은 고유의 진동수를 가진 얇은 웨이퍼 수정진동자에 미세한 입자가 흡착되어 공명 진동수를 낮추고, 그 진동수 차이로 흡착된 입자의 질량을 측정하는 장치이며, 그래서 전극 표면에서의 흡착과 탈착에 대한 질량 변화 정보를 얻을 수 있음.

최종목표
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핵심기술
○ 현재 파울링 모니터링기술의 경우는 실험실 수준에서 마이크로 그램까지 측정가능한 QCM(Quartz Crystal Microbalance)저울을 이용하여 연구하는 수준으로 되어 있음.

○ QCM(Quartz Crystal Microbalance)은 고유의 진동수를 가진 얇은 웨이퍼 수정진동자에 미세한 입자가 흡착되어 공명 진동수를 낮추고, 그 진동수 차이로 흡착된 입자의 질량을 측정하는 장치이며, 그래서 전극 표면에서의 흡착과 탈착에 대한 질량 변화 정보를 얻을 수 있음.

최종목표
○ 전북대학교에서 보유한 고성능 전기화학분석장치 개발 기술과 비케이시에서 보유한 Embedded 마이크로 프로세서 기술을 융합하여 새로운 Bio-fouling 모니터링용 고성능 전기화학분석장치 개발

개발내용 및 결과
○ 고정밀 ADC 설계 기술과 Embedded 마이크로 프로세서 기술을 활용한 스마트 바이오 화울링 모니터링용 포텐시오미터 개발 완료
○ 바이오 화울링 모니터링용 전기화학 분석 장치 개발 완료
○ 바이오 화울링의 형성 메커니즘과 억제 실험을 위한 샘플 표면 개질 연구 완료
○ 솔라셀을 이용한 독립전원 무선 센싱 장치 개발 완료
○ 연구용 뿐만 아니라, 향후 산업 현장 적용을 위한 전용 Case 개발 완료

기술개발 배경
○ 화울링(Fouling)이란 유체 속에 함유되어 있는 무기물 또는 생물학적 물질들이 고체 표면에 부착되는 현상으로 정의하며, Epstein은 화울링을 그 발생 메카니즘에 따라 다음과 같이 크게 6가지 형태로 분류됨.
① 결정화 화울링 (Precipitation Fouling or Crystallization)
② 생물학적 화울링 (Biological Fouling or Biofouling)
③ 입자 화울링 (Particulate Fouling)
④ 화학반응 화울링 (Chemical Reaction Fouling or Polymerization)
⑤ 부식 화울링 (Corrosion Fouling)
⑥ 응고화 화울링 (Solidification Fouling or Freezing Fouling)

○ 현재 파울링 모니터링기술의 경우는 실험실 수준에서 마이크로 그램까지 측정 가능한 QCM(Quartz Crystal Microbalance)저울을 이용하여 연구하는 수준으로 되어 있음.

○ 그러나, 위와 같은 QCM 기술로는 연구실 수준에서 초기 형성 기전을 측정하는 데 그치고 있고, 실제 현장에서 사용하기에는 정확도와 크기 사용상의 어려움 등에 많은 문제점이 있어서 전기적인 임피던스를 모니터링 할 수 있는 새로운 방식이 필요함.

핵심개발 기술의 의의
○ 화울링에 영향을 주는 인자요소들을 데이터베이스화하여 인자대비 원인규명을하고 화울링을 저감시킬 수 있는 이론적 고찰이 가능.

○ 이론적 고찰을 통해 물리적 수처리 장치의 개발이 가능하고 물리적 효과에 기인하는 것이므로 제어가 간단하고 효과적인 기술로서 환경에 유해한 물질을 사용하지 않으므로 환경친화적인 제품이라 할 수 있음.

○ 또한 화울링 저감 물리적 수처리 장치는 가정이나 산업에서의 수 처리 장치에 적용할 수 있는 시장성을 가지고 있음.
- 냉각탑과 높은 농축도를 사용하는 발전소 산업에서 물을 정제하는 과정에서 엄청난 양의 물을 절약 하는데 이 기술을 이용할 수 있음.
- 열교환기(예를 들어 냉동계)의 냉수를 사용하는 산업에서는 열교환 표면에서 광물 결정, 세균 또는 다른 미립자의 낮은 파울링 형성으로 보다 높은 열전달 효과를 얻을 수가 있음.
- 가정에서 이번 발명품은 쉽게 설치할 수 있으며, 물속의 미생물을 죽여 우리가 마시는물을 더 안전하게 함.

적용 분야
○ 새로운 화울링 및 바이오화울링의 발생의 억제 및 제거 기반기술(물리적 처리기법)확보.
○ 일반 산업분야뿐만 아니라 바이오산업 분야에의 기술적 파급효과 : 다음과 같은 여러 분야의 설비에도 화울링 발생이 심각한 문제로 대두되고 있음.
- 바이오산업분야 : 의료기기, 생물관련 실험용 바이오라인, 생물공정기계, BioMEMS, 식품공정기
- 철강업계 : 각종 열교환기, 공업용수라인, 산세라인 실리카, 열연가열로, 고로응집수, 탈수장치, X선 응용장치 냉각수, 광석야드살수 배관
- 반도체업계 : Resistor 폐액라인, Cooling Tower, 냉동기, 중화조, 반도체 제조장치 주변냉각수
- 화학업계 : 석탄라인, 유화바륨라인, 유산소다라인, 중화라인, 냉각수라인
- 공공부문 : 소각로 살수라인, 탈류∙염소라인, 설비내 처리수라인
- 비철금속 업계 : 각종 열교환기, 탈지세정라인, 전로냉각수, 금형냉각수, 칼라 전착후의 집수조

(출처 : 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 19
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 19
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 20
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 57
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 57
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 58
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 58
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 58
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 59
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 60
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 61
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 61
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 62
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 63
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 64
• 부록 ... 65
• 끝페이지 ... 72