초록 ▼

연구개요
잉크젯 프린팅 공정을 이용하여 은 나노 입자를 타투 형태의 기판에 인쇄하여 표면 증강 라만 산란(SERS) 기판을 제작한다.
곡면에도 수월하게 부착할 수 있는 타투 형태의 기판의 장점을 살려 과일의 표면에 부착하고 비접촉식 측정 방법인 표면 증강 라만 산란 분광법을 이용하여 전처리 공정 없이 현장에서 즉시 과일 표면의 농약의 농도를 측정할 수 있는 방법을 제시한다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제의 연구 목표는 아래와 같다.
1. 타투 형태의 표면 증강 라만 분광 (SERS) 기판 개발

연구개요
잉크젯 프린팅 공정을 이용하여 은 나노 입자를 타투 형태의 기판에 인쇄하여 표면 증강 라만 산란(SERS) 기판을 제작한다.
곡면에도 수월하게 부착할 수 있는 타투 형태의 기판의 장점을 살려 과일의 표면에 부착하고 비접촉식 측정 방법인 표면 증강 라만 산란 분광법을 이용하여 전처리 공정 없이 현장에서 즉시 과일 표면의 농약의 농도를 측정할 수 있는 방법을 제시한다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제의 연구 목표는 아래와 같다.
1. 타투 형태의 표면 증강 라만 분광 (SERS) 기판 개발
잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 타투 기판 위에 SERS 물질로 사용될 은 나노 입자를 인쇄하였다. 인쇄 과정에서 ethylene glycol도 같이 증착되지만 이를 레이저를 이용하여 기판 손상 없이 제거하여 탄소의 SERS peak이 감소함을 확인하였고 측정의 방해요소를 줄여 기판의 민감도를 향상시켰으며 그 결과 10 μM의 타이람의 선명한 peak을 관측할 수 있었다. 잉크젯 프린팅 방법을 이용함으로써 재료의 낭비를 최소화하고 대량, 경제적으로 SERS 기판을 제작하는 방법을 제시하였다.
2. 휴대용 잔류 농약 검출 시스템 개발
제작된 타투 형태의 SERS 기판을 과일의 표면에 부착하고 농약의 농도를 측정하였다. 실제 과일 재배 환경을 고려하고 과일에 부착된 기판에 외력(5 kPa, 10 mm/s)을 가하였고 노출면의 타투 기판이 SERS 입자를 보호하여 손상이 없음을 확인하였다. 타투 타입의 기판을 부착하기 위해서 과수의 표면에 물을 묻히게 되고 이 과정에서 접착이 될 뿐만 아니라 농약 성분이 물에 녹아 SERS 입자 사이로 들어와 다른 처리 과정 없이 측정 환경을 조성 할 수 있다. 과일 표면의 1 mM의 타이람 용액을 측정한 결과 선명한 타이람 peak을 관측 할 수 있었다. 유연하며 투명한 타투 기판을 이용함으로써 부착이 용이할 뿐만 아니라 측정환경 또한 보호할 수 있어 과일 재배 환경에서 사용되기에 적합하다.
연구 목표로 제시하였던 기판 제작과 과일 표면의 측정 모두 성공적으로 수행하였다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
국내의 친환경 농산물 (유기농산물, 무농약농산물) 시장규모는 연평균 5.3% 성장하여 2025년에는 2조 6,286억 원에 이를 것으로 전망되며 미국의 유기농 농산물 시장은 2025년까지 매년 14%씩 증가할 것이라 예측되고 있다. 하지만 한편으로 친환경 인증과정에 대한 불신 또한 커지고 있다. 본 연구를 통해서 개발한 타투 타입의 SERS 기판을 이용하여 친환경 생산 과정을 지속적으로 모니터링 할 수 있기에 친환경 인증의 신뢰성을 높여 친환경 농산물 시장이 위의 예측대로 성장하는 데 도움이 될 것이라 기대된다. 또한, 본 연구를 통해 개발된 타투 타입의 SERS 기판은 과일표면뿐만 아니라 신체에도 같은 방법으로 접착이 용이하기 때문에 신체 표면의 화학물질을 간편하게 모니터링하는데에도 활용될 수 있을 것이다.

(출처 : 요약문 2p)