• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권1호
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• pp.1-9
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• 2006

생물체를 구성하는 세포의 기능과 구성요소 간 상호작용 메커니즘을 인공적으로 모방하여 바이오물질 박막으로 구성된 바이오소자는 의료 진단, 신약 스크리닝, 전자소자, 생물공정, 환경오염 물질 측정 등 다양한 산업 분야에 응용되고 있다. 단백질, DNA, 바이오색소, 세포 등의 생체물질을 칩 상에 고집적으로 배열하여 구성된 바이오 소자로서 바이오 전자소자(생물분자 광다이오드, 바이오 정보저장소자, 바이오 전기발광 소자), DNA칩, 단백질칩, 및 세포칩 등이 개발되어 오고 있다. 생체물질 고정화 기술, 마이크로 및 나노수준의 패터닝기술, 소자 구성 기술, 바이오 멤스 기술의 융합을 통해 바이오소자는 구현되며, 최근에는 나노기술의 적용에 의하여 나노바이오소자도 구현이 가능하다. 본 논문에서는 현재까지 개발된 다양한 바이오소자의 제작 기술과 응용에 대하여 소개하고 향후의 발전 방향에 대하여 다룬다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.106-106
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• 2017

가스센서는 사내 및 산업 환경에서의 유독성 또는 폭발성 가스 검출, 환경 모니터링, 질병 진단 등 매우 다양한 응용분야에서 큰 관심을 가지고 있다. 반도체 금속산화물(SMOs) 기반의 센서 분야에서는 이들의 감도 및 선택성을 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이는 센서의 선택성을 부여하게 되면 다양한 가스들이 존재하는 환경에서도 검출자가 원하는 가스만의 응답을 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 MOF(Metal-Organic Framwork) 기반 멤브레인으로 ZIF-8(Zeolitic Imidazolate Frameworks 구조들 중 하나) 멤브레인 쉘 층을 이용하여 ZnO 나노선에 형성하였다. ZnO 나노선은 VLS공정 (Vapor-Liquid-Solid)을 이용하여 패턴된 전극을 갖는 $SiO_2$-grown Si 웨이퍼 상에 성장되었고, 성장된 ZnO 나노선은 2-methyl imidazole과 methanol이 포함된 고용체에 넣고 폐쇄된 압력용기 속에서 가열시켜 얻게 된다. 이렇게 얻어진 ZIF-8@ZnO 나노선의 ZIF-8 멤브레인은 분자 체 구조(molecular sieving structure)를 갖게 되며, 이들의 pore 크기는 약 $3.4{\AA}$을 갖는다. 따라서 이보다 더 큰 동적 직경을(kinetic diameter) 갖는 가스 종은 이 멤브레인을 통과할 수 없음을 나타내므로 제작된 시편은 $H_2$(kinetic diameter : $2.89{\AA}$), $C_7H_8$(kinetic diameter : $5.92{\AA}$), 그리고 $C_6H_6$(kinetic diameter : $5.27{\AA}$) 가스들을 각각 사용함으로써 ZIF-8@ZnO 나노선의 센서 특성을 조사했으며, 보다 정확한 비교를 위해 순수한 ZnO 나노선 역시 동일한 조건에서 측정되었다. 결과를 통해, 수소 가스를 제외한 다른 가스들에 대해서는 반응을 하지 않고, 오직 수소 가스에 대해서만 반응을 나타냈으며, 순수 ZnO 나노선의 수소 감응도보다 낮은 감응도를 나타내었다. 이는 멤브레인 쉘 층을 형성함으로써 ZnO 나노선의 표면적이 감소해 가스 분자와의 접촉점을 감소시키기 때문이라고 판단된다. 이와 같은 MOF 멤브레인의 캡슐화 전략은 가스센서뿐 아니라 바이오 센서 및 광촉매 등과 같은 이온 선택성을 필요로 하는 다양한 응용분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.110-110
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• 2017

마이크로 플루이딕 디바이스는 화학, 생물학 실험 및 생체 의학 진단을 위한 플랫폼으로 지난 20년간 그 사용 및 연구가 증가되어 왔다. 마이크로 플루이딕 디바이스를 제작하는 데 있어 가장 일반적으로 사용되는 재료는 실리콘이지만 비용이 많이 들고 불투명하므로 광학 검출이 필요한 곳에 적용이 제한된다. 이러한 측면에서 열가소성 플라스틱은 상업화의 중요한 요소인 대량 생산에 있어 큰 잠재력을 가지고 있으며 저렴하고, 가공이 쉽고, 유연하고, 광학적으로 투명하고, 화학적으로 불활성이며, 생체적합성을 가진다. 본 연구에서는 열가소성 플라스틱의 일종인 PMMA Poly(methylmethacrylate)를 효율적으로 접합하기 위해 비교적 낮은 온도와 낮은 압력에서 에탄올을 활용한 접착방식을 개발하였다. 먼저, PMMA 기판의 전체 표면을 $80^{\circ}C$에서 20 분 동안 에탄올로 처리한 후, $60^{\circ}C$에서 20 분간 열 압착하는 방식으로 영구적인 결합이 이루어졌다. 결합 강도 및 채널의 sealing 정도를 확인하기 위해, 인장 강도, 누수 및 파열 테스트를 수행하였다. 결합강도는 약 12.4 MPa로 타 연구와 비교할 때 매우 높았으며 마이크로 채널의 전체 내부 체적보다 거의 450 배 높은 강한 액체 흐름을 견딜 정도로 견고한 결합이 유지되었다. 열가소성 플라스틱의 본딩에 사용되는 유기 용매는 광학 특성을 희생시키지 않으면서 결합 속도를 높일 수 있지만, 결합 공정 중에 용매로 인해 마이크로 채널이 막히는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 견고한 본딩을 유지하면서 채널 막힘을 방지하기 위해 마이크로 채널을 소수성으로 선택적으로 처리하여 내벽의 표면 특성을 튜닝해 주는 기법을 추가로 적용하였다. 본 연구에서 사용한 방법은 아민-PDMS (polydimethylsiloxane) 링커를 적용하여 기판 표면의 극성을 변경시켜 주었다. 아민-PDMS 링커는 PC (polycarbonate), PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride) 및 PI (polyimide)와 같은 다양한 열가소성 플라스틱의 표면 소수성을 현저히 증가시키며 화학적, 열적 안정성이 뛰어나다. 아민-PDMS 링커는 PMMA의 카보닐 그룹과 반응할 수 있는 아민 사이드 그룹을 포함하는 PDMS 백본으로 구성되며 처리된 대상표면을 소수성으로 만든다. 아민-PDMS 링커 처리 이후 채널은 소수성으로 변화되었으며 이는 접촉각(contact angle)의 증가로 확인되었다. 코팅된 채널을 에탄올로 30분간 80도에서 처리하여도 소수성은 그대로 유지되어 마이크로 채널의 선택적인 소수성 코팅이 성공적으로 수행되었다.

• 한국진공학회지
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• 제6권1호
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• pp.85-90
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• 1997

32cm직경의 $AlCu_x$(x=0.5%)음극 타겟과 회전 자석을 이용한 상용 마그네트론 스퍼 터링 장치에서 부가적인 플라즈마 여기 방법으로 스퍼터링된 입자들을 이온화시킨후, 수십 볼트의 직류 기판 바이어스로 이온의 방향성과 에너지를 조절하여 작은 트렌치나 via를 채 울 수 있는 공정을 개발하였다. 여기에서, 반경방향의 이온 플럭스비의 균일도 문제를 개선 하기 위하여, 입자들의 가시광선 영역의 방출선을 이용한 플라즈마 진단과, 패터닝된 웨이 퍼에 대한 직접 채우기로 플라즈마 내의 입자 분포와의 상관 관계를 찾고, RF 코일 설계의 개선을 도모하였다. 가시광 방출 분광에서 $Ar^{\circ},\;Ar^+;Al^+,\;Al^{\circ}$ 입자들의 방출선 세기는 1$\mu\textrm{m}$이 하의 크기를 갖는 트렌치와 via의 바닥과 top 두께비와 밀접한 관련이 있었다. RF코일의 직 경을 29cm에서 32cm로 증가 시키고, RF 입력부에 의한 비대칭을 개선하여 이온 플럭스비 의 척도가 되는 via 채우기의 바닥과 top의 두께비에서 7.5%에서 1.5%로의 균일도 향상을 얻었다.

• 공업화학
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• 제20권6호
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• pp.571-580
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• 2009

실시간 측정 및 이동성이 자유로운 칩 형태의 바이오센싱 원천 기술개발은 잔류 농약 검출을 비롯하여 생 유기 물질 분석에 유용하게 활용되어 환경과학, 식품과학, 의학진단, 신약개발 등의 연구 및 응용분야에 큰 기여를 할 것으로 예상된다. 본 총설에서는 유기인계/카바메이트계 농약 검출의 중요성을 토대로 최근 개발된 광학 바이오칩 센서와 이를 통해 응용된 농약검출방법에 관련한 국내 외 기술개발 동향 및 발전가능성에 대해서 서술하고자 하며, 더 나아가 바이오칩 센서에 다양한 나노소재 및 마이크로 나노 공정 기술을 융합함으로써 소형화가 용이하고, 더욱 우수한 감도와 선택성을 갖는 유기인계/카바메이트계 농약 맞춤형 나노융합 바이오칩 센서 개발연구에 대해 논의하고자 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.151-159
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• 2007

반도체 제조 과정에서 생산과 관련된 모든 현상 데이터를 수집하는 것은 매우 중요한 작업이다. 수집된 자료의 분석을 통해 장비의 가동률, 고장 진단, 공정 제어 및 예측되는 장애 요소 제거 등에 활용할 수 있으며, 이는 궁극적으로 생산 효율 향상에 기여할 수 있기 때문이다. 많은 장비제조업체들이 이러한 목적으로 EES (Equipment Engineering System)을 도입했으며, 최근에는 웹 사용이 일상화되면서 HTTP/SOAP 프로토콜을 활용하여 장비 모니터링의 범위를 확대하는 방안이 제안되고 있다. 이러한 웹 기반 EES를 실현하기 위해서는 여러 반도체 장비에서 생성되는 다양한 메시지의 형식을 통합, 표준화함으로써 EDA(Equipment Data Aquisition)를 용이하게 하는 작업이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 반도체 장비 간 통신에 사용되는 다양한 프로토콜의 분석을 통하여 상이한 형식의 정보를 통합하기 위한 방안을 제안하고 이를 지원하기 위한 소프트웨어 구조를 설계한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제6권11호
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• pp.266-275
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• 2006

조립체 공정은 많은 부분이 자동화 되었지만 결함 진단 부분에서는 포괄적인 의사 결정을 지원하기 위해 다양한 분야의 전문성과 지식을 필요로 하기 때문에 자동화가 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 다양한 분야의 전문가가 쉽게 접근할 수 있고 직관적으로 이해할 수 있는 영상 정보를 이용한 조립체 결함 분석 지원시스템을 제안한다. 본 시스템은 영상 정보와 제품 설계 정보 그리고 결함탐지 정보를 병합함으로써 조립체에서 효과적으로 결함을 분석하도록 지원한다. 제안된 방법은 라벨링을 이용하여 조립체의 영상을 부품 단위로 분할하고 확장된 속성 관계 그래프(eARG)를 사용하여 설계 정보와 결함 분석 정보를 일관되게 표현하여 결함 정보를 영상 정보로부터 접근할 수 있도록 한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.217-222
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• 2018

본 논문에서는 정확한 수의 희귀 세포 포집 및 이송을 위한 마이크로 폴리머 칩 플랫폼의 디자인과 제작, 그리고 프로토콜을 소개하고 있다. 본 플랫폼과 프로토콜은 기존의 통계학적인 샘플 준비 방법인 희석(Dilution)의 한계와 고가이며 형광염색이 요구되는 유세포분석기(Fluorescence activated cell sorter)의 단점을 극복하였다. 타켓 세포를 선택적으로 쉽고 간단하게 채집할 수 있으며 채집되는 세포의 수는 시각적으로 검증되므로 매우 정확한 방법이다. 또한, 채집된 세포들은 마이크로 챔버 등의 원하는 곳으로 세포의 손실 없이 이송 또는 주입 시킬 수 있다. 본 연구는 암진단 등을 목적으로 하는 칩 속의 실험실(Lab on a chip) 등에 필요한 희귀 세포 샘플 준비를 위해 활용 될 수 있을 뿐만 아니라 세포분석을 위한 싱글/더블/다수 세포 샘플의 준비에도 활용 가능하다. 본 논문에서 제시하는 세포 채집 플랫폼과 프로토콜을 검증하기 위해 5개의 인간 암세포(MCF-7)를 채집한 뒤 세포계수기(Hemocytometer) 안으로 주입시켜 세포의 수를 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.490-492
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• 2010

Center-tapped termination을 가진 stub series-termination logic (SSTL) 채널을 지원하기 위한 전압모드 송신단을 제안한다. 제안하는 송신단은 진단 모드를 지원하고 신호보전성을 향상시키기 위해 출력레벨 조절수단을 가지며, 가변 병렬 터미네이션을 사용하여 swing level을 조절하는 동안 송신단의 출력 저항을 일정하게 유지시켜준다. 또한 제안하는 송신단의 off-chip 저항은 기생 캐패시터, 인덕터에 의한 termination의 임피던스 부정합을 줄여준다. 제안된 송신단을 검증하기 위해서 $50{\Omega}$의 출력저항을 유지하면서 8-레벨의 출력을 제공하는 전압모드 송신단을 1.5V의 70nm 1-poly 3-metal DRAM공정을 이용하여 구현하였다. 수신단 termination이 존재하지 않는 SSTL 채널에서 제안하는출력레벨 조절이 가능한 송신단을 이용함으로 1.6-Gb/s에서 54%의 jitter 감소가 측정되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.322-329
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• 2007

본 논문에서는 디지털 의료 영상 및 진단 분야 그리고 산업용으로도 활용 가능한 싱글 포톤 계수형 영상센서를 $0.18{\mu}m$ triple-well CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 사용하여 설계하였다. 설계된 Readout 칩용 싱글 픽셀은 디지털 X-ray 이미지 센서모듈을 간단화 하기 위해 단일 전원전압을 사용하였으며, Preamplifier의 출력 전압인 signal voltage(${\Delta}Vs$)를 크게 하기 위해 Folded Cascode CMOS OP amp를 이용한 Preamplifier를 설계하였으며, 기존의 Readout 칩 외부에서 인가하던 threshold voltage를 Readout 칩 내부에서 생성해 줄 수 있도록 Externally Tunable Threshold Voltage Generator 회로를 새롭게 제안하였다. 그리고, Photo Diode에서 발생하는 Dark Current Noise를 제거하기 위한 Dark Current Compensation 회로를 제안하였으며, 고속 counting이 가능하고, layout 면적이 작은 15bit LFSR(Linear Feedback Shift Resister) Counter를 설계하였다.