초록 ▼

□ 연구개요
현재 수처리 시스템에서 소독부산물의 정량·정성 분석은 현장에서 시료 채취 후 실험실에서 전처리 공정다음 GC/MSD, IC/ED를 통하여 측정함. 그러나 이러한 검출법은 측정 및 결과를 얻기까지 소요되는 시간뿐만 아니라 시료 분석에 필요한 분석인력 및 기기의 필요로 인한 경제적 부담이 크다는 단점이 있음. 따라서 본 연구에서는 검출 감도와 선택성을 높인 기능성 나노물질기반의 수처리 시스템 적용형 브롬산염(소독부산물) 검출 랩칩 센서를 개발하여 시료를 실험실로 이동하지 않고 현장에서 신속 정확하게 측정하여 생태계 및

□ 연구개요
현재 수처리 시스템에서 소독부산물의 정량·정성 분석은 현장에서 시료 채취 후 실험실에서 전처리 공정다음 GC/MSD, IC/ED를 통하여 측정함. 그러나 이러한 검출법은 측정 및 결과를 얻기까지 소요되는 시간뿐만 아니라 시료 분석에 필요한 분석인력 및 기기의 필요로 인한 경제적 부담이 크다는 단점이 있음. 따라서 본 연구에서는 검출 감도와 선택성을 높인 기능성 나노물질기반의 수처리 시스템 적용형 브롬산염(소독부산물) 검출 랩칩 센서를 개발하여 시료를 실험실로 이동하지 않고 현장에서 신속 정확하게 측정하여 생태계 및 인간에게 오염물질의 노출을 사전 예방할 뿐 아니라 더 나아가 소독공정이 적용되는 다양한 수처리 산업에 효율적으로 응용함을 최종목표로 하고 있음. 본 연구에서 수행하였던 전체적인 연구 범위는 환경공학, 전기화학 및 분석화학 기술을 통합한 연구로 (1) 기능성 나노구조체 합성 및 나노물질 발굴, (2) 기능성 나노물질을 이용한 검출 물질에 대한 전기화학적 특성 최적화, (3) 기능성 나노물질을 결합한 나노-전기화학 랩칩 센서 개발, (4) 개발된 나노-전기화학 랩칩 센서를 인공시료 및 현장시료 분석에 응용, (5) 현장 적용이 가능한 센서 성능의 극대화 및 최적화로 세분화 할 수 있음

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도: 브롬산염 맞춤형 기능성 나노물질 이용 prototype 나노-전기화학 랩칩 센서 제작(연구 목표대비 달성도: 100%)
- 무기이온-포피린 화합물과 탄소나노튜브를 결합한 기능성 나노물질을 이용하여 브롬산염 검출 나노-전기화학 랩칩 센서 시스템을 개발함. 랩칩 센서시스템을 활용하여 해수담수화 공정에 적용가능성을 확인하였으며, 그 결과를 SCI급 저널에 게재함(2017년 12월)
2차년도: prototype 랩칩 센서를 다양한 소독부산물 생성조건에 적용하여 센서의 검출 성능, 재현성, 안정성 등을 실험실 규모에서 조사(연구 목표대비 달성도: 100%)
- 개발된 랩칩 센서 시스템의 성능평가(민감도, 재현성, 안정성, 기존 기기분석법과의 비교 등)와 자연유래 유기물에 대한 간섭현상을 최소화하기 위한 방안을 도출하여, SCI급 저널에 게재함(2018년 5월)
3차년도: 기능성 나노물질기반의 소독부산물 검출 고감도 랩칩 센서를 이용한 현장 시료 분석(연구 목표대비 달성도: 100%)
- 실제 현장시료(해수, 정수 등)를 이용하여 브롬산염 검출 센서 시스템의 재현성, 내구성, 반복 측정에 따른 안정성 평가를 통하여 추가연구에 대한 기초자료 확보

□ 연구개발결과의 중요성
- 환경오염 문제의 심화에 따라 화학적 및 생물학적 환경오염을 관리할 수 있는 휴대장비의 요구는 점점 증대될 것으로 예상되지만 기존 실험실에서의 측정기술은 오랜 분석시간으로 시기에 맞는 적절한 조치를 취할 수 없는 단점이 있음
- 휴대 가능하면서도 빠른 시간에 적은 시료 양으로 오염물질을 실시간으로 검출· 모니터링 가능한 측정센서 기술의 활용성은 점점 확대될 것으로 예상됨
- 본 과제의 기술력을 바탕으로 현장분석이 가능한 기능성 나노물질을 이용한 다양한 수처리 시스템에서의 브롬산염 검출 랩칩 센서의 개발은 기존 소독부산물 검출 시스템 기술의 단점을 보완하여 신속하고 정확한 브롬산염 측정이 가능한 수질 측정 센서 개발을 가속할 것으로 기대됨
- 국내 업체의 경우에는 수질 분석 장비에 대한 물리·화학적 경험이나 물리, 화학 혹은 생물학적 센서의 특성에 대한 경험이 극히 제한적이어서, 계측기의 성능 또한 제대로 확립하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 과제에서 개발한 센서 제작기술을 통하여 국내 업체가 발전할 수 있는 토대가 마련될 것으로 사료됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 6
• 4. 참고문헌 ... 6
• 5. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8