• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2099-2101
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• 2004

본 연구에서 제안하는 마이크로 시스템은 열공압 방식으로 구동되고 제작비용이 저렴한 indium tin oxide (ITO) 및 polydimethylsiloxane (PDMS)로 제작되었다. 제안된 마이크로 밸브와 마이크로 펌프의 구조는 ITO 히터, SU-8 층, PDMS membrane, 그리고 PDMS 채널로 구성 되어 있다. 제안된 마이크로 펌프와 마이크로 밸브는 제작 공정 및 구조가 간단하고 값이 저렴하며, 마이크로 펌프와 마이크로 밸브를 같은 기판 위에 쉽게 직접화할 수 있는 장점을 가진다. 마이크로 밸브의 유량은 채널 폭에 비례하며 밸브가 closing 되는 전력은 채널의 폭과 상관없이 100 mW이다. 마이크로밸브의 ITO 히터의 온-오프에 따라 유량이 매우 잘 제어되었다. 제안된 마이크로 펌프의 경우, 히터의 인가 펄스 전압이 증가함에 따라 유량은 선형적으로 비례 증가함을 관찰할 수 있다. 마이크로 펌프의 최대 유량은 펄스 전압과 duty 비가 55V와 10%일 때 6 Hz에서 78 nl/min이 측정 되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1929-1931
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• 2003

본 연구에서 제안하는 마이크로 밸브는 열공압 방식으로 구동되고 제작비용이 저렴한 indium tin oxide (ITO) 및 polydimethylsiloxane (PDMS)로 제작되었다. 제안된 마이크로 밸브의 구조는 ITO 히터, SU-8 층, PDMS membrane, 그리고 PDMS 채널로 구성되어 있다. 제작된 열공압 구동기의 PDMS membrane의 변위는 현미경의 초점 거리의 변화로 측정하였으며 히터에 160mW 전력 인가 시 변위는 대략 $132{\mu}m$이다. 마이크로 밸브의 히터에 인가 전력에 따른 유량측정은 DI water를 사용하여 측정하였고 inlet 압력은 1.2kpa를 인가하여 측정하였다. 히터 인가 전력이 영일 경우 채널 폭이 $200{\mu}m$와 $400{\mu}m$인 마이크로 밸브의 유량은 각각 대략 $36{\mu}{\el}$/min과 $110{\mu}{\el}$/min 이었다. 채널 폭이 $200{\mu}m$와 $400{\mu}m$인 마이크로 밸브의 유량은 히터 인가 전력이 각각 70mW와 160mW에서 영이 되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.116-118
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• 2005

열공압 방식으로 동작하는 마이크로 펌프와 밸브가 집적된 (polydimethylsiloxane)PDMS 미 세 유체 시스템을 제작하였다. 본 실험에서 제안한 미세 유체 시스템은 PDMS 마이크로 채널, PDMS membrane, 열공압 챔버, indium tin oxide(ITO) 히터로 구성되어 있다. 마이크로 펌프의 경우 가해주는 펄스 전압의 변화를 통해 유속을 최적화 하였고 마이크로 밸브의 경우 가해주는 직류 전압을 변화시켜 유체의 흐름을 제어할 수 있었다. 미세 유체 시스템의 최적화된 조건은 마이크로 펌프의 경우 duty 4%와 주파수 4Hz에서 최대 pumping rate을 나타냈고 그때의 pumping rate 68nl/min이었다. 마이크로 밸브의 유체를 closing 전력은 450mW이었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1458-1459
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• 2008

미세 유체 제어 시스템 (마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 채널, 마이크로 믹서 등)의 집적은 화학 및 바이오 유체를 제어하는 Lab-on-a-chip 의 일부분으로서 사용되며 이러한 시스템의 집적은 Lab-on-a-chip 개발을 위해 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이러한 microchip을 구현하기 위해서 초미세 유체 제어 소자인 마이크로 펌프와 마이크로 밸브를 같은 기판 위에 Polydimethylsiloxane (PDMS)와 indium tin oxade (ITO)를 사용하여 집적하였다. 그리고 밸브의 반복 작동 시 계속적인 유량의 감소를 줄이기 위해 PDMS 의 혼합비를 달리하여 PDMS membrane 의 기계적 특성을 강화시켰다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2374-2376
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• 2005

본 연구에서 제안한 microfluidic system은 열공압 방식으로 구동되고 indium tin oxide (ITO) 및 polydimethylsiloxane(PDMS)로 제작하여 공정이 간단하고 비용이 저렴하여 일회용으로 사용이 가능하며 투명한 장점을 갖는다. 또한 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 동일한 공정으로 제작하였다. 제안된 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 같은 기판 위에 쉽게 집적하여 제작할 수 있다. 마이크로 펌프의 pumping rate는 인가 펄스 전압의 주파수와 duty비를 변화시켜 최적화하였다. Duty 비가 1%이고 주파수가 2 Hz일 때 최대 pumping rate를 보였으며 이때 pumping rate는 26.18nl/min이였다. 마이크로 밸브는 ITO 히터에 전력을 인가함으로서 유량의 on/off 제어가 잘 됨을 확인할 수 있었고 유체를 closing하기 위해 필요한 전력은 100mW이다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.189-189
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• 2003

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.44.1-44.1
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• 2005

• 센서학회지
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• 제6권1호
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• pp.72-80
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• 1997

실리콘 공정을 이용하여 마이크로 밸브(valve)를 제작할 때에 역방향 누설 유량은 중요한 문제중 하나이다. 본 논문에서는 플래퍼(flapper)와 노즐(nozzle)을 이용하여 누설 유량이 없는 마이크로 밸브를 설계하고, 실리콘 공정을 이용하여 제작하였다. 제작된 마이크로 밸브의 작동원리는 정방향 압력이 가해질 때에는 유체의 압력이 플래퍼를 위로 밀어서 유체를 흐르게 하고, 역방향 압력이 가해질 때에는 플래퍼를 밀지만 이때는 노즐의 입구에 의해 지지되므로 플래퍼나 노즐이 깨지지 않는 한 유체가 흐를 수 없게 된다. 노즐은 (100) 웨이퍼를 습식식각하여 제작하였고, 플래퍼는 역형상을 $20{\mu}m$만큼 플라즈마 식각장비(RIE)로 수직 식각한 뒤 뒷면에서부터 습식식각을 하여 제작하였다. 제작된 마이크로 플래퍼-노즐 밸브의 정적특성을 해석하였고, 순수를 사용한 실험결과와 비교하였다. 실험결과는 제작된 마이크로 플래퍼-노즐 밸브가 완전한 다이오드적인 특성을 가진다는 것을 보여 주었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.56-58
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• 2001

본 논문은 수두증 환자의 체내에 삽입하는 파릴린 막체크 밸브의 제작과 시험에 관한 것이다. 파릴린 막 체크밸브는 세 가지 특징을 가지고 있다. 박막의 초기 인장응력에 따라 특정한 압력 이상에서 밸브가 열리고, 막과 밸브 입구의 크기에 따라 순방향과 역방향 특성을 서로 다르게 하며, 앤티사이폰 역할을 한다. 파릴린 체크 밸브는 상부 기판과 하부 기판으로 구성되어 있다. 하부 기판은 입구, 출구, 유로, 두 개의 완충챔버로 이루어져 있고, 상부 기판은 입구 박막과 두 개의 완충 챔버 박막으로 이루어져 있다. 하부 기판에는 밸브 구멍 주위에 밸브 시트를 두어 두 기판을 조립할 때 밸브 시트가 막을 변형시키면서 박막에 초기 인장 응력을 주도록 되어 있다. 또, 하부 기판에 특정한 각을 가진 유로 및 완충 챔버를 형성하여 역류 발생시 유체를 완충 챔버 쪽으로 흐르게 한다. 유한요소법(FEM)을 이용하여 박막과 밸브 입구의 크기, 박막의 두께 등을 변화시켜가며 박막의 응력과 변형을 해석하였고 해석 결과로부터 밸브 시트의 높이를 결정하였다. 마이크로머시닝으로 두 기판을 제작하고 조립한 후, 순방향과 역방향의 압력에 대한 유량을 측정하여 파릴린 체크 밸브의 특성을 시험하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권6호
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• pp.35-41
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• 2006

본 논문에서는 무밸브 마이크로펌프에 사용되는 압전 다이아프램의 성능을 향상시키는 방법이 연구되었다. 큰 작동 변위와 작동력을 가지는 원형 형태의 경량 압전 복합재료 작동기(LIPCA)를 마이크로 펌프용으로 제작하였다. 유한요소 해석과 실험을 통하여 원형 LIPCA의 성능을 예측하여 최적의 적층 형태를 설계하였다. 최적의 원형 LIPCA를 기반으로 포토리소그라피법과 PDMS 몰딩법을 사용하여 무밸브 마이크로 펌프를 제작하였다. 압전 다이아프램의 작동 변위 및 마이크로 펌프의 유량과 배압을 실험적으로 계측하였고, 반경험식을 사용하여 예측한 유량과 비교하였다. 이상의 연구에서 원형 LIPCA가 마이크로 펌프용으로 사용되는 보통의 압전 작동 다이아프램을 대체할 수 있는 우수한 작동기임을 확인할 수 있었다.