초록 ▼

□ 연구목표
● 본 연구의 거시적 목표는, 스마트 대기 관리 시스템을 통하여, 환경보전 및 국민의 건강을 보호 하는데 기여 하는 것. 유해인자에 대한 정보를 파악하고 알람을 주는 것은 환경보호 및 국민의 생활에 직결되는 기능 이므로, 정부지원 연구개발이 필요. 세계적으로 대기 관리 장비/센서 기술이 증가. 제조사들의 센서 플랫폼에 대한 연구가 초기 단계 이므로, 국내 센서 기술을 개발하고 창의적 솔루션을 확보 하여 국제적인 기술 경쟁에서 우위를 갖추어야 함.
● 본 연구개발 계획은, 스마트시티의 웨어러블 모니터링 및 관리

□ 연구목표
● 본 연구의 거시적 목표는, 스마트 대기 관리 시스템을 통하여, 환경보전 및 국민의 건강을 보호 하는데 기여 하는 것. 유해인자에 대한 정보를 파악하고 알람을 주는 것은 환경보호 및 국민의 생활에 직결되는 기능 이므로, 정부지원 연구개발이 필요. 세계적으로 대기 관리 장비/센서 기술이 증가. 제조사들의 센서 플랫폼에 대한 연구가 초기 단계 이므로, 국내 센서 기술을 개발하고 창의적 솔루션을 확보 하여 국제적인 기술 경쟁에서 우위를 갖추어야 함.
● 본 연구개발 계획은, 스마트시티의 웨어러블 모니터링 및 관리 시스템에 대한 시작 연구 부분 으로서, 웨어러블 유해가스 센서 모듈을 개발 함. 근거리 전기 방사를 이용한 정밀 프린팅 제조 기술을 이용하여, 제조 공정 및 비용을 감소 하는 것이 특징. 그래핀 나노리본 기반의 배열된 나노섬유 채널으로 다중 유해물질을 고감도로 탐지하고, 무선 실시간 모니터링을 구현. 스마트마스크를 데모 하므로써, 궁극적으로는 연구책임자와의 공동창업이 최종 목표.

□ 연구내용 및 방법
1년 4개월 동안 3세부 분과의 연구를 통해, 센서 제조기술 및 환경 모니터링을 개발.
① Nearfield-electrospinning (NFES) 기반의 고감도 센서 채널 제조
● NFES 을 이용한 정밀한 GNR-섬유 패터닝 기술 개발
● NFES 의 나노 선폭을 갖는 섬유를 이용하여 센서 제조 및 감도 향상
② Graphene Nanoribbons (GNR) 기반의 전도성 폴리머 합성
● GNR 의 나노스케일의 크기 및 정밀제어를 이용하여 NFES 용 폴리머 합성
● GNR 의 높은 반응성과 전기적 도핑을 이용하여 센서 반응성 향상
③ 무선 모니터링 및 마스크용 모듈 패키징 제조
● 3종 다중탐지 및 무선 통신을 이용한 실시간 모니터링
● 웨어러블 센서 모듈을 제조하여 스마트 마스크 조립 및 시연

□ 연구역량(연구책임자, 해외우수과학자 및 주관연구개발기관 지원)
● 최 선 (연구책임자/한국과학기술연구원)
마이크로-나노 스케일의 바이오, 화학물질 탐지 및 모니터링 시스템 관련 연구를 수행해 왔음. 22편의 SCI/SCIE 논문을 발표, 10건의 국내외 특허 등록 및 출원. 국제학술대회 및 경진대회에서 4건 수상. 최근 근거리 전기 방사 원리에 대한 원천 연구를 주도적으로 수행. 다수 논문에 1저자 및 공저자 로 집필. 유해가스, VOC류 및 바이오 인자의 기체크로마토그래피 및 FTIR spectroscopy 를 이용한 센싱에 관한 주저자 및 공저자로 다수의 논문 출판.
● 김종현 (해외우수과학자/Argonne National Laboratory)
4차산업 제조 및 나노소재 응용에 대한 연구자 로서, Additive manufacturing과 그래핀 기반의, 마이크로/나노 프린팅 및 가스/Covid19 센서 개발을 수행 해 왔음. 총 13편의 SCI/SCIE 논문을 발표, 9건의 국내외 특허를 등록 및 출원. 수행한 프로젝트가 각각 국제학술대회 수상, 뉴스 채널에서 소개, 사업화 (진행중). 박사학위 논문이 근거리 전기 방사 기술의 해상도 향상 및 부품 제조 관련으로서, 본 연구계획에 밀접함.

□ 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
● 개발된 플랫폼을 향후 스케일업 제조 장치, 멀티플렉싱 및 광대역 네트워크를 이용하여, 스마트 팩토리 뿐 만 아니라, 스마트팜, 미래자동차, 의료, 산림, 해양, 군사 분야를 위한 맞춤형 시스템 으로 확대 적용. ● 국내의 경쟁력 높은 정밀 생산 기술력을 기반으로, 글로벌 센서 및 모니터링 시장에의 진입을 기대 할 수 있음. 또한 국내의 핸드폰 및 노트북과 같은 다양한 무선 휴대 부품/제품에 대한 기술력 및 풍부한 경험 바탕으로, 기존 외국 업체들을 뛰어넘는 환경 모니터링 솔루션 개발에 대한 시너지 창출. ● 전 세계적인 기술적 화두인 ‘유비쿼터스 센서 네트워크' 및 ’AI 스마트 제어’를 적용할 수 있는 융합적인 분야 이므로, 기술전개에 따라 전 세계적인 기술 표준을 선도. ● 본 연구사업을 통해서 도출된 공동 지적재산권(특허)를 바탕으로 연구책임자와 해외우수과학자와의 공동 창업을 기획

(출처 : 요약서 2p)

Abstract ▼

□ Purpose
● The goal of this research is to contribute to environmental conservation and public health through the smart air management system. Government support R&D is necessary since it is a function that is directly related to environmental protection and people's lives to identify informatio

□ Purpose
● The goal of this research is to contribute to environmental conservation and public health through the smart air management system. Government support R&D is necessary since it is a function that is directly related to environmental protection and people's lives to identify information on harmful factors and give an alarm. As the technology of the air management equipment/sensor has been skyrocketing worldwide, it is necessary to develop domestic sensing solution and secure creative solutions to gain an edge in an international competition. ● This R&D plan develops a gas sensor module as a starting research for a wearable air monitoring and management in a smart city. It is featured by minimizing the manufacturing processes and cost by using using near-field-electrospinning. Graphene nanoribbon-based arrayed nanofiber channels detect multiple harmful substances with and realize wireless real-time monitoring. By demonstrating a smart mask, we present a vision that can be applied in various fields.

□ Contents
We develops sensor technology and environmental monitoring
① Manufacture of sensor based on Nearfield-electrospinning (NFES)
● Development of precise GNR-fiber patterning technology using NFES
● Improve manufacture-ability and sensitivity of sensors using NFES
② Synthesis of conductive polymer based-on graphene nanoribbons (GNR)
● Synthesis of GNR and polymer for NFES using GNR and precision control
● Improve sensitivity using high responsiveness of GNR and doping
③ Fabricating module packaging and wireless monitoring for masks
● Monitoring using real-time multiple detection and wireless communication
● Fabricate wearable sensor modules to assemble smart masks

□ Competency(Inviting scientist, Host Researcher, & Institution)
● Choi Sun (Printipal Researcher/Korea Institute of Science and Technology)
He has been conducting research on micro-nano scale bio and chemical detection and monitoring systems. Published 22 SCI/SCIE papers, and has 10 patents and 4 awards at international conferences and competitions. Published a number of papers as the lead author and co-author on the principle of NFES recently.
● Kim Jonghyun (Postdoctoral Researcher/Argonne National Laboratory)
He has performed additive manufacturing and graphene-based, micro/nano printing and gas/Covid19 sensors. Published 13 SCI/SCIE papers, and 9 patents. Each project were awarded international conferences, introduced on news channels, and commercialized (in progress). The PhD dissertation is the NFES and components, which is closely related to this research plan.

□ Expected Contribution
The platform will be expanded to customized for not only smart factories, but also smart farms, future automobiles, medical care, forestry, marine, and military fields using scale-up manufacturing devices, multiplexing and broadband networks. ● Based on Korean manufacturing technology and rich experience in various wireless parts/products, we can expect to competite in the global market. ● As it is a convergence field that can apply 'ubiquitous sensor network' and 'AI smart control', which are global trends, we can lead the global technology standard.

(source : Summary 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 서(한글) ... 2
• Summary ... 3
• Ⅰ. 연구과제 및 연구책임자(주관연구개발기관) ... 4
• 1 연구과제 개요 ... 4
• 2 주관연구개발기관의 지원 및 인프라 ... 15
• 3 지원필요성 및 안전관리대책 ... 17
• Ⅱ. 해외우수과학자 ... 22
• 1 해외우수과학자 연구개발 계획 ... 22
• III. 2022년 예산 내역 (변경후) ... 24
• 끝페이지 ... 24