초록 ▼

개발 목적 및 필요성
○ 유해 내분비계 장애물질 감지용 락이러스 기반 컬러센서 및 현장적용 통합관리 시스템 구축
- 내분비계 장애물질은 내분비계를 갖는 모든 생물체의 내분비계를 교란시키는 물질로써 인간을 포함한 생태계의 호르몬 분비의 불균형과 생식능력저하, 생식기관 기형, 암을 유발하는 등 건강에 악영향을 미칠 수 있는 물질임.
- 내분비계 장애물물질의 노출 위험성을 미리 감지하고 예방하기 위한 센서가 필요하고 기존 센서와는 다른 추가 장비와 장시간의 샘플처리가 필요없는 센서 개발이 필요함.
- 산업 현장이나

개발 목적 및 필요성
○ 유해 내분비계 장애물질 감지용 락이러스 기반 컬러센서 및 현장적용 통합관리 시스템 구축
- 내분비계 장애물질은 내분비계를 갖는 모든 생물체의 내분비계를 교란시키는 물질로써 인간을 포함한 생태계의 호르몬 분비의 불균형과 생식능력저하, 생식기관 기형, 암을 유발하는 등 건강에 악영향을 미칠 수 있는 물질임.
- 내분비계 장애물물질의 노출 위험성을 미리 감지하고 예방하기 위한 센서가 필요하고 기존 센서와는 다른 추가 장비와 장시간의 샘플처리가 필요없는 센서 개발이 필요함.
- 산업 현장이나 생활공간에서 센서를 이용한 유해물질에 대한 감지용 센서시스템, 이를 스마트폰으로 전송하여 모바일 기능의 실시간 모니터링 가능한 시스템 확보가 필요함.

연구개발결과
○ 유해 내분비계 장애물질 감지용 락이러스 기반 컬러센서 개발
- M13 박테리오파지의 자가조립 특성을 이용한 컬러센서를 제조하고 내분비계 장애물질 감지가 가능한 새로운 나노 구조체 제작.
- 극소량의 내분비계 장애물질을 측정하고 비슷한 구조의 EDCs간의 선택적 감지 가능한 WHW type 박테리오파지 컬러센서의 활용이 가능한 고민감성, 고선택성 감지 센서 개발 및 유용성을 검증.
- 센서의 감도를 높이기 위한 Bisphenol A의 선택적 capture 가능한 분자각인 고분자의 최적 합성 조건 확보, 이를 바탕으로한 분자각인 고분자 카트리지 제작.
- Quasi-ordered된 파지 색변 필름으로써 pulling 속도와 용액의 농도가 조절 가능한 최적의 조립체 형성 조건 확립.
- 습도에 따른 필름의 색변 현상을 확인하고 이를 제어하기 위한 온습도 제어 시스템 적용.

○ 컬러센서 분석 시스템 개발
- 제어된 온·습도 조건에서 광학현미경의 분석 소프트웨어 색변 필름을 이용한 RGB 변화 확인.
- 웹캠 신호 분석을 통한 색변 필름의 RGB 값 해석시스템 개발
- Matlab 기반의 응용 프로그램 개발 및 통계분석 방법 마련
- PCA와 LDA 기반의 통계처리 알고리듬을 통한 색변 데이터 통계적인 분석
- 색변에 따른 선택성과 정량성 확인 및 Bisphenol A, Nonylphenol, VOCs의 성분 분류.

○ 스마트 장치를 이용한 분석 시스템 개발
- Image Processing Algorithm을 활용한 Target 물질의 RGB 변화에 따른 정성분석을 위한 Application을 설계 및 구현
- 선택물질의 RGB 값을 실시간으로 분석 및 표지 시킨후 결과값을 Database화하여 통계자료로 활용가능한 시스템 개발.
- Social Network를 활용한 데이터 전송, 모바일 기반의 시스템을 통해 SNS를 통한 개별 송신이 가능한 시스템 구축 및 정보공유.

성능사양 및 기술개발 수준
○ 유해 내분비계 장애물질 감지용 바이러스 기반 컬러 센서
: Pulling 속도와 용액의 농도를 조절하여 최적의 박테리오파지 컬러센서를 제작하였고, 비슷한 구조의 EDCs 물질간의 구분 가능한 고민감성, 고선택성 감지 센서 검증 완료함.

○ 컬러센서 분석 시스템 개발
: 웹캠 신호 분석을 통해 색변 필름의 RGB 값을 읽고 통계적인 분석 방법을 이용해 선택적 물질확인 및 정량성을 확인하는 시스템 개발, Bisphenol A, Nonylphenol, VOCs에 대한 성분 분류 실험을 수행하여 검증 완료함.

○ 스마트 장치를 이용한 분석 시스템 개발
: Image Processing Algorithm을 활용하여 컬러센서의 RGB 변화에 따른 정성분석을 위한 Application을 설계 및 구현하여 실시간으로 분석 및 표지 가능함.

활용계획
본 연구에서 개발한 박테리오파지 기반 컬러센서는 내분비계 장애물질에 대한 선택적 검출 기술로 실시간 분석이 가능하며 유비쿼터스 기반의 유해 내분비계 장애물질 검출 시스템 구축으로 산업 현장 및 생활공간으로의 적용하여 내분비계 장애물질 진단 및 감시기술로 발전 가능할 것으로 기대됨. 더 나아가 VOCs 등 유해물질 관리 기술로 발전하여 생활환경보건관리 기술로 활용되어 선진 환경기술 선도 및 해외 수출이 가능할 것으로 기대됨.

( 출처: 요약서 3p )

Abstract ▼

Ⅳ. Results
○ Detection of EDCs based on Virus-based color sensor
- The development of novel nano structures facilitated with color sensor produced by self-assembly of M-13 bacteriophage enables sensitive EDCs detection.
- Micro-detection of typical EDCs detection is in valid and WHW type of

Ⅳ. Results
○ Detection of EDCs based on Virus-based color sensor
- The development of novel nano structures facilitated with color sensor produced by self-assembly of M-13 bacteriophage enables sensitive EDCs detection.
- Micro-detection of typical EDCs detection is in valid and WHW type of bacteriophage enables to distinguish between similar ranges of chemical substances that will improve the sensitivity and selectivity in detection.

○ Application and optimizing molecular imprinted method
- Optimization of synthesis condition in molecular imprinted method by selectively capturing Bisphenol A.
- High-molecular catridge production with optimized condition in capturing Bisphenol A.

○ Advanced development process of enhancing the sensitivity in sensor specification
- Establishment of the rigid condition in assembly process through controlling the pulling rate and solution concentration with quasi-ordered color film.
- Identifying the color change in the film due to humidity, and develop the humidity control system in order to enhance the sensitivity of EDCs

○ The development of color sensor with discriminant analysis software and algorithms
- In order to conduct the qualitative analysis in selected RGB value in real-time, systemizing the application is required with generalized Image Processing Algorithm. It will enable to create Database that could be used in statistic materials at the same time.
- The data will be able to transmit into the server and can be applied to a Social Network System which will enable to share information individually from one to another.

( 출처: SUMMARY 14p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 12
• 목차 ... 17
• 표목차 ... 20
• 그림목차 ... 20
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 23
• 1-1. 연구개발 목적 ... 23
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 24
• 1-3. 연구개발 범위 ... 26
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 27
• 2-1. 해외 기술개발 동향 ... 27
• 가. ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) ... 27
• 나. 플라즈모닉 센서 ... 28
• 다. 표면증강 라만산란법 (Surface-enhanced Raman Spectroscopy) ... 29
• 라. 광기전력 효과 (photovoltaic effect) ... 30
• 마. 전기화학적 방법 (Electrochemical Method) ... 31
• 2-2. 국내 기술개발 동향 ... 33
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 34
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 34
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 36
• 가. 유해환경오염물질 측정 관리시스템 구축 체계 개발 ... 36
• 나. 내분비계 장애물질 (BPA 등)용 고감도 고선택성 바이러스 기반 컬러센서 개발 ... 67
• 다. 내분비계 장애물질(EDCs:BPA)을 측정 가능한 기술 개발 ... 71
• 라. 유해 내분비계 장애물질 검출을 위한 분자각인 고분자 최적화 및 적용 ... 77
• 마. 민감도 향상을 위한 기술 개발 ... 87
• 바. 스마트 장치를 이용한 분석 시스템 개발 ... 93
• 사. 광학 검출 시스템 하드웨어 구축 ... 94
• 아. 분석 소프트웨어 개발 ... 95
• 자. 판별 알고리듬 개발 ... 96
• 차. 사용자 인터페이스 설계 및 구현 ... 98
• 카. SNS 기반 시스템 개발 ... 99
• 타. 유해 내분비계장애물질 검출 모니터링 시스템 구축 및 개발 ... 100
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 101
• 가. 내분비계 장애물질(BPA 등)용 고감도 고선택성 바이러스 기반 컬러선세 개발 ... 101
• 나. 유해 내분비계 장애물질 검출을 위한 분자각인 고분자 최적화 및 적용 ... 101
• 다. 민감도 향상을 위한 기술 개발 ... 102
• 라. 광학 검출 시스템 하드웨어 구축 ... 102
• 마. 분석 소프트웨어 및 판별 알고리듬 개발 ... 102
• 바. 스마트 장치를 이용한 분석 및 사용자 인터페이스 구현 ... 102
• 사. 유해 내분비계장애물질 검출 모니터링 시스템 구축 및 개발 ... 102
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 103
• 4-1. 목표달성도 ... 103
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 104
• 가. 기술적 측면 ... 104
• 나. 환경적 측면 ... 104
• 다. 경제적·산업적 측면 ... 104
• 라. 일자리 창출 측면 ... 105
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 105
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 106
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 106
• 8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 106
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행 실적 ... 106
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 107
• 11. 기타사항 ... 108
• 12. 참고문헌 ... 108
• 끝페이지 ... 114