바이오센서는 효소(enzyme), 생분자(biomolecule), 항체(antibody), 세포(cell) 등의 biological agent를 인지 물질(recognition material)로 하여 측정하고자하는 분석 대상(analyte)과 높은 선택성으로 반응을 일으키게 하여 그 결과를 기존의 물리, 화학센서로 감지 해내는 방식이므로 기존의 의료용 화학센서를 대체하는 추세이다. 바이오센서가 기존의 센서와 구별되는 점은 생물질의 선택적인 반응 및 결합을 이용하는 것이므로 바이오센서의 실용화에 있어서 가장 중요한 것은 생체 반응 물질의 고정화 기술과 고정화막의 선택이라 할 수 있다. 일정전압법을 이용한 요소센서는 많이 연구되어 오고 있으나 낮은 농도에서의 감도저하에 따른 단점으로 상용화에 이르지 못하고 있다. 본 논문은 요소센서의 이용하기 위한 고정화막으로 3-mercaptopropionic acid 자기조립 단인층의 전기화학적 특성을 고창하였다. 자기조립 단일층은 직접적인 전자전달로 인하여 낮은 요소 농도에서 뛰어난 강도와 빠른 반응 시간을 보였으며, 특히 다공질 실라콘을 기질로 사용한 경우 평면 전극 보다 약 3배의 감도 증가 효과를 가져왔다. 자기조립 단일층의 표면 분석은 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였다.
기존 개발되어 왔던 센서 네트워크 시뮬레이터는 외부 환경적인 영향요소를 고려하지 않고 네트워크 중심적으로 설계 및 구현되어 왔다. 하지만 센서 네트워크의 사용 목적이 다양해지면서 센서 네트워크를 실내뿐만 아니라 실외 환경에도 적용하려 하고 있다. 실내보다 실외 환경에 센서 네트워크를 구축할 경우 가장 먼저 고려해야 할 사항은 초소형, 저전력의 특징을 가지고 있는 센서들을 배치하는 것이기 때문에 센서가 배치되는 지리적 요소를 고려해야 한다. 따라서 기존 센서 네트워크 시뮬레이터는 지리적 요소가 배제되어 있기 때문에 외부 환경에 적용하여 센서 네트워크를 시뮬레이션하게 되면 상당히 많은 차이점을 보일 수 밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 외부 환경에 센서 네트워크를 구축 시 고려되는 핵심 영향요소 중 지리적 요소를 고려하여, 시뮬레이터에 접목시킬 수 있도록 세분화 및 분석하였다. 이를 통해 외부 환경에 센서 네트워크 구축 시 효율적으로 센서를 배치할 수 있도록 앞에서 분석한 지형 정보를 고려하여 센서 탐지 영역 감소율 분석을 위한 시뮬레이터 모듈을 설계한다.
인간과 사물, 컴퓨터간의 유기적인 관계 및 통신을 위하여 유비쿼터스 센서네트워크기술은 다양한 분야에서 응용 및 기술 개발이 이루어지고 있다. 센서노드는 유비쿼터스 센서네트워크 시스템에서 가장 기본적인 구성 요소로 핵심 요소 기술에 대한 IPR확보 및 센서노드의 소형화, 지능화 기술 개발에 노력하고 있다. 이에 센서노드의 구성요소와 센서노드 전송 기술에 대한 기술 동향과 현 상용화 기술과 제품에 대한 국내외동향 및 기술 전망에 대하여 살펴보고자 한다.
이 연구는 광학센서의 시선벡터 최적배치와 이에 대한 궤도요소의 영향을 다루고 있다. 이 연구의 목적은 광학센서의 최적 배치 결정에 있어 궤도 요소의 영향을 직관적으로 판단할 수 있는 체계적인 결과를 제시하는 것이다. 위성에 탑재된 광학 센서들은 지구를 관측하고자 하는 목적을 가진 지구 관측 센서를 제외하고는 임무기간 동안 최대한 활용도를 높이기 위해 가능한 한 위성 몸체나 지구와 태양에 의해 방해를 받지 않고 목표 천체를 측정할 수 있도록 광축의 시선 벡터를 배치시켜야 한다. 이 연구는 광학센서의 최적 배치와 위성의 궤도요소의 상관관계를 알아보고, 광학센서의 최적배치 시선벡터 방향의 결정에 미치는 궤도 요소의 변화 영향성을 해석하였다.
일반적으로 센서들의 위치는 감시 정찰 센서 네트워크의 적용 범위, 데이터 전송 비용, 그리고 자원 관리에 영향을 미치기 때문에, 최적의 위치에 센서를 배치해야 한다. 그러나 산악 지대나 도심 지역과 같은 실 환경에 센서 노드를 배치할 경우, 센서에 영향을 미치는 다양한 지형 및 기후 요소들을 고려하기 어렵다. 따라서 이러한 다양한 환경에 센서를 배치할 경우 감시 영역 측면에서 목표 대상을 효율적으로 탐지할 수 있는 센서 배치 방법이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 센서 배치와 관련된 다양한 기후와 지형 등의 환경 요소들을 분석하고, 이들 영향 요소들이 센서 노드 배치 시 활용될 수 있도록 정량화한다. 이를 바탕으로 센서 탐지 영역 측면에서 정량화된 영향 요소들을 고려함으로써 보다 실효적인 센서 배치 방법론을 제안한다. 또한 본 논문에서 제안한 센서 배치 방법론을 따르는 센서 배치 관리 시스템을 구현함으로써 제안된 방법론의 타당성을 입증한다.
공중화장실에 존재하는 위험요소를 식별하기 위하여 가상현실로 공중화장실을 구현하였다. 가상현실 공중화장실에 대한 평가를 통하여 실제 공중화장실의 위험요소를 도출하고자 하였다. 이를 위하여 가상현실 공중화장실을 체험하는 사용자가 휴대한 스마트폰 내장 센서 중에 3-축 가속도 센서와 자이로센서가 있는데, 이 센서가 보내오는 데이터를 분석함으로써 시공간 요소 중에서 사용자에게 영향을 주는 요소를 도출하되, 해당 요소가 위험요인이 되는지 여부가 데이터 분석을 기반으로 하는 평가 알고리즘에 의거하여 이루어졌음을 보였다.
본 논문은 시료의 양을 최소화하고 혈중 요소 및 혈당 농도에 대한 정확한 측정을 위하여 최근에 개발된 전기화학형 마이크로 전극형 센서의 간략한 소개 및 전기적인 특성에 관하여 요약하는 것에서 출발하여 센서로부터 전기신호를 발생시키는 signal conditioning 회로의 설계, microprocessor를 이용한 digital 값으로의 변환 및 data 취득, 취득한 data를 측정된 혈당량 및 요소량으로의 변환 저장 display까지의 휴대용 계측기의 prototype 개발에 관하여 기술한다. 이 계측기는 미량의 혈액채취 한번으로 농도를 측정하는 측정모드와, 측정된 data를 찾아보기 위한 검색모드로 작동시킬 수 있다. Microprocessor의 기능을 최대한 사용하여 측정기의 크기를 소형화하였으며 LCD(Liquid crystal display)틀 채택하는 등 저전력 회로로 구현하였다.
반도체 pH 센서인 pH-ISFET와 효소 고정화막을 기술적으로 결합한 FET형 반도체 요소 및 포도당센서를 제조하고 그 동작특성을 조사하였다. 사진식각기술을 이용하여 pH-ISFET의 수소이온 감지막 위에 urease와 glucose oxidase를 감광성 고분자 물질인 PVA(polyvinyl alcohol)-SbQ(stilbazolium group)로 고정화(immobilization)시켰다. 제조된 요소센서와 포도당센서는 각각 $0.5{\sim}50{\;}mg/dl$ 범위의 요소농도와 $10{\sim}1000{\;}mg/dl$의 포도당 농도를 정량 할 수 있었다.
ISFET 요소센서는 pH-ISFET의 수소이온 감지막인 $Si_{3}N_{4}$ 막 위에 요소의 분해 효소인 urease를 항혈전성 및 생체적합성이 우수한 고분자물질인 폴리우레탄을 이용하여 고정화하였다. 제작된 센서는 $3{\sim}5$분의 빠른 응답 특성과 우수한 반복성을 보였으며, 약 $1{\sim}50$ mg/dl의 요소농도를 결정할 수 있었다. 또한 임상적용을 위한 연구로서 혈장속의 요소농도를 측정하여 현재 실용되고 있는 Urease-Indophenol 법의 결과와 비교하였다.
현대 사회는 모든 분야에서 다양한 분야들의 기술들이 융합되는 사회이며, 이로 인해 각종 환경적 위험 요소 등이 존재한다. 그중 한가지는 유해 가스에 의한 피해이다. 산업이 발전하고, 편의 시설등이 늘어나면서 다양한 시설들이 설치되고 있다. 하지만 이와 함께 시설물들이 가지는 위험도 또한 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 센서를 이용한 위험요소 탐지와 환경측정 자료를 기반으로 일상 생활에 접할 수 있는 위험요소를 파악하고 개선하고자 하였다. 진행은 유해성분을 측정할 수 있는 센서를 이용한 시스템을 구성하고, 자료 분석을 통한 개선사항를 도출하는 방식을 취하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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