• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1541_1542
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• 2009

본 논문에서는 바이오/환경센서 응용을 위해 실리콘 기판위에 나노 동공구조 백금 전극을 작동전극으로 갖는 소형화된 용존산소센서를 설계 및 제작하고 그 특성을 분석하였다. 제작된 용존산소 센서는 15 mm $\times$ 8 mm $\times$ 0.6 mm의 소형화된 크기를 가졌으며, -0.9 V의 인가전위 시에 각각 산소 포화 상태와 무산소 상태에서 2.14 mA와 0.8 mA의 환원전류 특성을 보였다. 또한, 다양한 산소 농도상태에서 각기 다른 전류응답 차이를 보였다. 이를 통해서 다양한 산소농도에 대한 센싱특성을 검증하였다. 한편, 제작된 용존산소 센서는 전극제작에 사용된 나노 동공구조 백금 전극의 높은 촉매 특성에 기인하여 90% 전류응답시간이 7초 이내로 기발표된 다른 연구들에 비해 현저히 향상된 응답특성을 보였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.7 no.2
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• pp.149-153
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• 1994

An amperometric sensor for L-ascorbic acid(AA) in methanol media has been made by immobilizing squash-tissues on a graphite rod disk. A detection limit of the electrode was $2{\times}10^{-6}M$ L-ascorbic acid. In comparison with an isolated enzyme based ascorbate oxidase(AO) electrode, the plant-tissue electrode offered high biocatalytic stability and activity and extremely low cost. The electrode has a useful lifetime of 1 week.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1643-1644
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• 2006

본 논문에서는 마이크로/나노 다공질 실리콘 기판에 여러 형태의 전극을 형성하여 혈액 중의 요소, 콜레스테롤, AST, ALT 농도를 검출하는 바이오센서를 제각하고, 그 특성을 고찰하였다. 다공질 실리콘에 제작된 전극들은 모두 평면전극에 비해서 높은 감도증가를 나타내었는데, 이것은 다공질 실리콘 구조를 통한 유효전극면적의 증가에 기인하는 것으로 생각된다.

• Elastomers and Composites
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• v.42 no.2
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• pp.112-118
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• 2007

An HRP immobilized carbon paste electrode, which was bound by EPDM, was newly fabricated and its electrochemical properties were investigated for the purpose of validating the new possibility for the practical use of biosensor. In the experimental range of substrate concentration, Lineweaver-Burk plot of the signal showed a good linearity. This means that HRP was embedded effectively to preserve its identity in the bulk of composite electrode materials and EPDM is a recommendatory binder. When the electrode was run at low operating potential($0.0\sim-1.0$ V vs. Ag/AgCl), it showed a high sensitivity and a good reproducibility. Especially the mechanical stability of the dried rubber was a remarkable breakthrough to get over a difficulty in putting the carbon-paste electrode bound with silicon oil to real use.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.436-436
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• 2014

본 연구에서는 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 나노바이오센서 분야 중 가장 주목을 받고 있는 LSPR 원리를 이용한 바이오센서를 제작하였다. 금속 나노입자의 국소 표면 플라즈몬 공명현상에 의한 주위환경에 민감하게 반응하는 특성은 고감도 광학형 바이오센서, 화학물질 검출 센서등에 응용된다. 특히 금 나노막대와 같은 1차 나노구조물은 나노막대의 주변 환경 변화에 따라 뚜렷한 플라즈몬 흡수 밴드 변화를 나타냄으로 센서로 적용 했을 때 고감도의 측정이 가능하다. 본 연구에서는 다공성인 알루미늄 양극산화 박막 주형틀을 이용하여 다양한 종횡비를 가지는 금 나노막대를 합성하고, 나노막대 어레이 형태의 박막을 제작하였다. 금 나노막대의 합성은 알루미늄 양극산화막을 사용한 주형제조 방법(template method)을 사용하는 전기화학 증착법을 사용하였다. 우선 부도체인 알루미늄 양극 산화막의 한쪽면을 열증착 장비를 사용하여 금을 증착하여 작업 전극(working electrode)을 형성하였다. 백금 선(platinum wire)을 보조 전극(counter electrode)으로 사용하고 Ag/AgCl 전극을 기준 전극(reference electrode)으로 사용하여 삼전극계(three-electrode system)를 형성하였으며, 금 도금 용액(orotemp 24 gold plating solution, TECHNIC INC.)을 사용하여, 800 mV 전압에서 금 나노 막대를 합성하였다. 금 나노막대의 길이는 테플론 챔버를 통과한 전하량 또는 전기 증착 시간에 비례하여 결정된다. 금 나노막대를 성장시킨 알루미늄 양극산화막을 실리콘 웨이퍼에 은 페이스트를 사용하여 고정시킨 후 수산화나트륨 (NaOH)용액을 사용하여 알루미늄 양극산화막을 녹여내어 수직방향으로 정렬되어 있는 나노 막대 어레이 박막을 제조 하였다. 또한 제작된 금 나노막대 어레이의 광학적 특성을 평가하였다. 본 연구에서와 같이 나노막대를 직경방향으로 측정할 경우, 직경방향의 transverse mode만 측정된다. 금 나노 막대가 알루미늄 양극산화막 안에 포함된 상태로 측정된 금 나노로드 어레이 박막의 광 스펙트럼 분포는 금 나노막대의 가시광영역에서의 흡수 스펙트럼을 측정하였을시 직경 및 길이에 따라 transverse mode의 ${\lambda}$ max (최대 흡광)의 위치가 변화됨을 나타낸다. 실험 결과를 바탕으로 나노막대의 종횡비가 증가함에 따라 흡수 스펙트럼의 transverse mode ${\lambda}$ max가 미약하게 단파장 영역으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 원기둥 형태의 금 나노막대의 흡수 스펙트럼에 대한 이론적인 예측과 부합한다. 바이오센서로의 적용 가능성을 확인하기 위하여 자기조립단분자막을 형성하여 항체를 고정하고 CRP에 대한 응답특성을 평가하였다. CRP 항원-항체의 면역반응에 대한 실험 결과 CRP 항원의 농도가 증가함에 따라 넓은 측정범위에서 선형적으로 흡광도가 증가하는 결과를 나타내었으며, CRP 10 fg/ml의 농도까지 검출할 수 있었다. 센서의 선택성을 확인하기 위하여 감지하고자하는 대상물질이 아닌 Tn T 항원을 감지막에 반응시켜 흡광도 변화를 분석하였다. 결과적으로 제작된 센서칩은 선택성을 가지고 측정하고자하는 물질에만 반응함을 확인하였다. 이러한 결과는 다양한 직경을 사용한 부가적인 LSPR현상의 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• Elastomers and Composites
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• v.41 no.4
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• pp.231-237
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• 2006

An enzyme electrode bound by butyl rubber was newly constructed for the determination of hydrogen peroxide and for the practical application as a biosensor. Then its electrochemical properties were investigated. It produced a hundreds-fold increased signal compared to the plant or animal tissue based biosensor studied previously and could be run at between $0.0{\sim}-1.00\;V$(vs. Ag/AgCl). The relationship between signal and electrode potential was linear in the experimental range of potential. It showed a detection limit of $3.0{\times}10^{-4}\;M$ and a very good linearity of Lineweaver-Burk plot giving the proof of a good enzyme immobilization. Especially, both the reproducibility of signal current due to its high sensitivity and mechanical stability presented a new possibility for the practical use of biosensor bound with butyl rubber.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.2
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• pp.82-88
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• 2017

MET (Microbial Electrochemical Technology), such as MFC (Microbial Fuel Cell) and MEC (Microbial Electrolysis Cell), is a promising technology for producing sustainable biogas from an anaerobic digester (AD). At current stage, however, the most likely limiting factors, large internal resistances, should be overcome for successful scale up of this technology. Various researchers reported that application of electrode materials containing high current density, increase of ion strength and conductivity, configuration of electrode are good methods for minimizing internal resistances. Recently, stainless steel is receiving great attention because of not only high performance and durability but also low cost. Therefore, in this study, we evaluate electrochemical characteristics and biogas production rate using various electrode materials and configuration (graphite carbon coated with catalysts ($GC-C_M$) or not (GC), stainless steel mesh (SUS-M) and plate (SUS-P)). As the results, current densities of $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M were 2.03, 1.36, 1.04, $1.13A/m^2$, respectively. Methane yields of $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M were 0.27, 0.14, 0.19, 0.21 $L-CH_4/g-COD_{rem}$., respectively. Stainless steel shows high current density and methane yield, which are similar as graphite carbon coated with catalysts.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1454-1456
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• 2001

신장병 진단에 중요한 요소의 농도를 측정하기 위한 요소 센서를 반도체 위에 개발이 연구의 목적이다. 센서의 감도 측정은 선형 전위 주사법(Linear sweep voltammtry)을 이용하였다. 선형 전위 주사법은 가역적이든 비가역적이든 관계없이 cottrell 식에 의한 전류와 농도의 직선관계로부터 감도를 측정할 수 있는 장점이 있고 또한 저 농도에서 민감하게 반응한다. 따라서 기존 전위차 측정형 바이오 센서(Potentiometric biosensor)에서 규명할 수 없는 감도 문제를 선형 전위 주사법으로 규명하고자 하였다. 센서전극은 p-type 실리콘 웨이퍼 위에 전극을 제작했다. 그 위에 cyclic voltammetry 법을 사용하여 전도성 고분자를 전기 중합 하였고, 그위에 다시 chronoamperometry법을 사용하여 우레아제를 고정화 하여 작업전극으로 제작하였다. 센서의 감도는 phosphate buffer 용액(pH7.4)속에서 온도 35$^{\circ}C$를 유지하며 측정하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.25 no.1
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• pp.107-112
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• 2014

Using a chlorosulphonated polyethylene rubber solution for a binder of graphite powder and ferrocene for a mediator, a rose leaf tissue-embedded biosensor was built. Linearity on the Hanes-Woolf plot showed the reduction of the substrate was attained through the catalytic power of the rose peroxidase in the experimental range of electrode potential. Furthermore, 10 or more electrochemical parameters demonstrated that the electrode exerts its sensing ability quantitatively. The foregoing gave the full conviction that rose tissue can be used in place of the currently marketed enzyme for the practical use of enzyme electrode.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1911-1913
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• 2001

전위차 측정형 바이오 센서는 기준전극에 대한 센서 전극의 전기화학적 전위를 정확하게 측정하여야 하므로 기준전극의 안정성이 매우 중요하다. 기준전극의 전위는 전해질 용액 내의 염소 음이온 농도에 영향을 받으나 다행히도 혈액 내의 염소 음이온 농도는 거의 변화가 없으므로 혈액 속에서의 은/염화은 기준전극의 전위도 거의 변화가 없다. 본 연구에서는, 사진석판 (Photolithography) 공정을 이용하여 실리콘 표면 및 다공질 실리콘 표면에 은/염화은 박막 기준전극을 제작하고 시료 용액에서의 drift, 안정성, 재현성 등에 대한 특성을 고찰하였고, SEM, AES, EDX 스펙트럼 등을 이용하여 전극의 표면을 분석하였다. 시료 용액의 염소 음이온 농도를 $10^{-4}$M에서 1M까지 변화시켜가며 기준 전극의 전위를 측정한 결과 약 50mV/pCl의 기울기를 얻었으며 이것은 Nernst식을 잘 따르는 결과이다.