초록 ▼

□ 연구내용
○ [식품 품질 신선도 센서] 식품 발생 가스 센싱 기반의 식품 신선도 센서 구현기술 개발
- 센서 플랫폼 개발 및 가스센서 기반의 신선도 측정 알고리즘 개발
· 미니챔버용 2모듈, 대형챔버용 9모듈 센서 플랫폼 제작
· 9개 가스센서 반응 변화 추이 – 신선도 3단계로 구분
- 암모니아 센싱을 위한 산화물(WO_x 등) 기반 미세구조 제어 공정기술
· 열증착기 이용 WO_x 나노구조의 상대밀도를 약 32%의 범위에서 제어
· 3nm Pd 촉매 코

□ 연구내용
○ [식품 품질 신선도 센서] 식품 발생 가스 센싱 기반의 식품 신선도 센서 구현기술 개발
- 센서 플랫폼 개발 및 가스센서 기반의 신선도 측정 알고리즘 개발
· 미니챔버용 2모듈, 대형챔버용 9모듈 센서 플랫폼 제작
· 9개 가스센서 반응 변화 추이 – 신선도 3단계로 구분
- 암모니아 센싱을 위한 산화물(WO_x 등) 기반 미세구조 제어 공정기술
· 열증착기 이용 WO_x 나노구조의 상대밀도를 약 32%의 범위에서 제어
· 3nm Pd 촉매 코팅된 WO₃ 가스센서 - NH₃ 0.05 ppm 감지

○ [식품오염 감지 센서] 유해물질 오염 판단을 위한 바이오 물질 기반의 센서구현
- 식품 내 잔류 유해 중금속 센싱 미생물 소재 개발
· 유해 중금속(수은, 구리. 카드뮴)에 반응하여 발색하는 대장균 개발 (선형성 > 0.99, 검출농도 0 ~ 0.75ppm, 선택성 > 95%)
- DNA Aptamer 기반 식중독 살모넬라균 센싱 플랫폼 개발
· 살모넬라균에 특이적으로 반응하는 DNA Aptamer 선별 및 제조
· graphitic carbon nitride (GCN) 기반 살모넬라균 진단 형광/발색 이중모 드 분석 플랫폼 개발
· GCN과 압타머-FAM의 결합을 통한 과산화효소 활성 증가 분석을 통해 살모넬라균 진단 시 목표한 10⁵ CFU/mL를 감지
- PDMS 기반 중금속 샘플 주입을 위한 미세유체 채널 제작
· 포토레지스트 패턴 및 실리콘 딥 에칭을 이용한 미세유체채널 제작
· 제조된 kit의 미세패턴 구조 분석 및 Flow rate 측정 ( > 100㎕/min )
- 연속공정 활용 Liposome 기반 자기조립체 생산 기술 개발
· PDA 유도체 물질 중 10,12-PCDA, 10,12-HCDA, 10,12-NCDA 세 가지 물질을 최적 물질로 선별
· 제조된 입자의 저장 안정성과 UV 고분자화 반응 효율을 비교/검토한 결과 10, 12-HCDA, 10,12-PCDA, 10,12-NCDA는 각각 A:B= 1:5, 1:7, 1:6 조건에서 매우 안정적인 입자 형성 (48 hr, 입자 크기 변화율 < 10 %)

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 식품 신선도 센서를 위한 발생 가스 센서 플랫폼 개발
(1) 암모니아 가스 검지를 위한 다공성 나노구조 WO3 박막 공정 최적화
· WO_x 나노구조의 상대밀도 약 32% / Pd 코팅 WO₃ 센서 NH₃ 0.05 ppm 감지
(2) 유기 골격 구조체 합성 및 이를 이용한 가스센서
- 식품 유해 중금속 센싱 미생물 키트 및 변색/발광 소재 개발
(1) 식품 내 잔류 유해 중금속 센싱 미생물 소재 개발
(2) DNA Aptamer 기반 살모넬라 센싱 플랫폼 기술 개발
(3) PDMS 기반 중금속 센싱용 미세유체채널 제조 공정 개발
(4) 기반 Liposome 자기조립체 연속 생산 공정 개발
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ 건식증착을 통하여 WO_x 다공성 박막의 상대밀도를 30% 이상 제어하였으며, 이를 활용한 가스센서로 NH₃ 가스 0.05ppm까지 검지하는데 성공
○ 초소수성 표면의 유기 나노구조 센서 기술 개발
○ 발색을 통한 가시적 식별이 가능한 미생물 기반 중금속 센서 개발
○ DNA Aptamer와 GCN 기반 식중독균을 센싱할 수 있는 기반 기술 확립
○ PDMS 기반 Single/multi channel 제조 공정 확립
○ 변색/발광 특성을 갖는 리포좀 입자를 기존 batch방법으로 제조 시, 낮은 생산량과 재현성 확보에 어려움. 본 과제의 연속반응기를 활용하여, 우수한 저장 안정성을 갖는 리포좀 입자 대량 생산 기술을 개발

□ 성과활용 계획
○ 3차원 나노구조 형성기술은 가스센서 뿐만 아니라, 높은 비표면적 및 고반응성을 요구하는 촉매, 태양전지, 바이오센서 등의 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됨
○ 초소수성 표면 개질 및 감도 신뢰성 확보를 통한 식품 센서, 질병진단을 위한 호기 센서 등 여러분야에서 반도체식 가스센서의 상용화 가능
○ 유해 중금속 센싱용 미생물 진단키트 개발 및 제품화에 활용
○ 우수한 저장 안정성을 갖는 리포좀 입자의 대량생산기술은, 다양한 리포좀 입자 생산에 활용될수 있으며, target(살모넬라, 노로바이러스)와 선택적 반응 가능한 aptamer로 표면 개질하여, 식품 오염 정도를 naked eye로 확인 할수 있는 페이퍼타입의 진단 키트 센서 소재로 활용 가능한 기술임.

(출처 : 기관주요사업 연구 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기관주요사업 연구보고서 ... 3
• 기관주요사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 8
• 제 1 장 개 요 ... 9
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 9
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 10
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 10
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 12
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 13
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 41
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 43
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 43
• 제 2 절 기대효과 ... 44
• 제 4 장 차년도 사업추진계획(2단계 2차년도) ... 45
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 45
• 제 2 절 차년도 사업추진 일정 ... 51
• 제 3 절 차년도 세부 연구분야(Spec) ... 52
• 제 5 장 참고문헌 ... 54
• 첨부 ... 55
• 끝페이지 ... 100