• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.25-29
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• 2020

본 연구에서는 롤 공정으로 제작된 고분자(polydimethylsiloxane, PDMS)/그래핀(graphene) 복합재료를 기판으로 하여 간단한 표면처리 공정을 통해 센서를 구현하였고, 이 센서의 성능과 거동에 대한 고찰을 실시하였다. 고분자와 그래핀 파우더를 혼합한 전구체를 3-롤 공정으로 제조하였고, 이를 2-롤 공정에 도입하여 고분자/그래핀 기판 소재를 제조하였다. 나아가, 간단한 표면처리 공정을 통하여 센서의 요체가 되는 환형 다당류(cyclodextrin, CD)를 도입하였다. 표면처리의 유효성의 적외선 분광기를 통해서 확인하였고, 전기 신호 전달의 가능성을 옴의 법칙을 통하여 분석하였다. 간단한 형태의 센서를 구현하여, 분석 물질(methyl paraben, MePRB)을 도입하였을 때, 아주 낮은 농도 수준(10 nM)까지 감지 신호를 얻을 수 있었다. 특히, 그래핀의 함량이 낮을 경우 센서 측정이 어려움을 확인할 수 있었다. 이는, 높은 그래핀 함량에서 보여주는 그래핀 입자의 배향이 다소 억제되어 발생하였을 것으로 사료된다. 이는 첨가제의 물리적인 배향이 센서의 성능에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 이 정보는 향후 유사한 시스템의 센서를 구현하는 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권11호
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• pp.231-243
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• 2017

본 논문은 전기적 감지 방식 바이오센서의 개념을 리뷰하고, 의류 및 텍스트 기반의 바이오센서의 연구 사례를 조사하였다. 생체 신호를 측정 할 수 있는 바이오센서는 생물학적 감지 물질을 이용하여 생물학적 물질의 물리적, 화학적 특성을 감지하는 장치이다. 따라서 바이오센서를 사용하여 생체신호를 측정할 수 있는 웰니스 의류는 U-Health 서비스를 제공하는데 중요한 역할을 한다. 기존 센서와 다르게 바이오센서의 차별화된 특징은 선택적 반응과 생물학적 물질의 결합을 사용한다는 점이다. 이러한 바이오센서 중 전기적 감지 바이오센서는 전기 신호의 처리로 인해 크기가 매우 작아 유비쿼터스 환경을 조성하는데 이용될 수 있다. 따라서 웰니스 의류를 개발하기 위해 소형화가 쉬운 전기적 감지 바이오센서를 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 전기적 감지 바이오센서(전기화학적 방식, 나노와이어/탄소나노튜브 기반 FET 방식)에 대해 자세히 기술하였다. 마지막으로, 이러한 고찰을 통해 향후 웰니스 의류에 적용 가능할 바이오센서의 기술개발 방향을 제언하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.601-605
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• 2014

일반적으로 표면적/부피비가 큰 전도성 다공체는 수퍼캐패시터의 전극이나 흡수제, 유연히터 등의 다양한 분야에 적용되어 왔다. 본 논문에서는 이러한 전도성 다공성 구조의 역학적 전기적 특성을 이용하여 고감도 압력센서를 구현하였다. 탄소나노튜브 용액에 스펀지를 적셔 다공체에 전도성을 부여하였으며, 압력에 따른 전도성 다공체의 저항 변화를 측정하였다. 전도성 스펀지에 압력이 가해졌을때, 각각의 탄소나노튜브들은 서로 맞붙게 되어 저항이 최대 20%까지 줄어듦을 확인하였다. 부드럽고 탄성력이 뛰어난 탄소나노튜브 스폰지는 반복적인 압축실험에도 모양의 변형 없이 매우 빠르게 안정화되고 일정한 저항변화를 확인할 수 있었다. 또한 스펀지 압력소자를 유연소자에 적용하기 위하여 탄소나노튜브 트랜지스터와 연결하여 외부압력에 따른 전기적 특성변화를 측정하였다.

• 센서학회지
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• 제8권1호
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• pp.53-62
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• 1999

MEMS(Microelectromechanical System) 기술분야에서 폭넓게 사용하고 있는 폴리실리콘 박막을 이용하여 폴리실리콘 미소 공진 구조체를 제작하였다. 폴리실리콘 증착은 저압기상화학증착 장비를 사용하여 대칭적 두께로 박막을 적층하였고 폴리실리콘의 응력과 응력구배를 최소화시키기 위한 적층, 도핑 방법 및 열처리에 따른 특성을 분석하였다. 이를 위하여 브리지 빔과 캔티레바 테스트 패턴을 제작하여 기계적 응력 특성을 측정하였으며, 아울러 공정 조건별 개별 시료에 대한 물성을 XRD, SIMS등으로 분석하였다. 공진 구조체는 대칭적 증착 구조를 가지며, 최종적으로 $6.5{\mu}m$의 두께로 적층되었다. 제작된 평면형 공진 구조체의 진동특성은 직류 15V, 교류 0.05V의 구동전압, 1000mtorr 압력에서 공진 진폭이 $5{\mu}m$ Q값이 1270임을 보였으며, 개발된 마이크로 폴리실리콘 공진체는 마이크로 자이로 및 가속도 센서에 응용될 수 있다.

• 센서학회지
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• 제4권4호
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• pp.70-74
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• 1995

다공질 실리콘을 형성하는데 있어서 이방성 양극 반응 과정을 관찰하였다. 실험재료는 n형 기판 위에 $n^{+}$가 확산되고 그 위에 n에 피층이 있는 $n/n^{+}/n$ 구조의 (100) 실리콘 웨이퍼였다. 상충부 n실리콘 에피층을 식각하여 다공질 실리콘 층의 양극 반응 창을 내고 양극반응이 $n^{+}$매몰층까지만 일어나게 한다. 다공질 실리콘 층의 형성과정은 이방성이었다. 반응창의 형태들이 서로 다를 지라도 반응된 다공질 실리콘 영역의 모양은 모두 사각형 형태의 것이었다. 이 실험 결과는 다공질 실리콘 양극반응은 화학반응에 달려 있는 것이 아니고 전기전도 성질 즉 결정방향에 따른 정공의 서로 다른 전도도에 있다는 것을 보여 준다.

• 센서학회지
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• 제27권2호
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• pp.76-81
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• 2018

Au@ZnO core-shell nanoparticles (NPs) were prepared by a simple method followed by heat-treatment for gas sensor applications. The advantage of the core-shell morphology was investigated by comparing the gas sensing performances of Au@ZnO core-shell NPs with pure ZnO NPs and different wt% of Au-loaded ZnO NPs. The crystal structures, shapes, sizes, and morphologies of all sensing materials were characterized by XRD, TEM, and HAADF-STEM. Au@ZnO core-shell NPs were nearly spherical in shape and Au NPs were encapsulated in the center with a 40-45 nm ZnO shell outside. The gas sensing operating temperature for Au@ZnO core-shell NPs was $300^{\circ}C$, whereas it was $350^{\circ}C$ for pure ZnO NPs and Au-loaded ZnO NPs. The maximum response of Au@ZnO core-shell NPs to 1000 ppm CO at $300^{\circ}C$ was 77.3, which was three-fold higher than that of 2 wt% Au-loaded ZnO NPs. Electronic and chemical effects were the primary reasons for the improved sensitivity of Au@ZnO core-shell NPs. It was confirmed that Au@ZnO core-shell NPs had better sensitivity and stability than Au-loaded ZnO NPs.

• 센서학회지
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• 제27권3호
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• pp.204-208
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• 2018

Monolayer graphene grown via chemical vapor deposition (CVD) is recognized as a promising material for sensor applications owing to its extremely large surface-to-volume ratio and outstanding electrical properties, as well as the fact that it can be easily transferred onto arbitrary substrates on a large-scale. However, the Dirac voltage of CVD-graphene devices fabricated with transferred graphene layers typically exhibit positive shifts arising from transfer and photolithography residues on the graphene surface. Furthermore, the Dirac voltage is dependent on the channel lengths because of the effect of metal-graphene contacts. Thus, large and nonuniform Dirac voltage of the transferred graphene is a critical issue in the fabrication of graphene-based sensor devices. In this work, we propose a fabrication process for graphene field-effect transistors with Dirac voltages close to zero. A vacuum annealing process at $300^{\circ}C$ was performed to eliminate the positive shift and channel-length-dependence of the Dirac voltage. In addition, the annealing process improved the carrier mobility of electrons and holes significantly by removing the residues on the graphene layer and reducing the effect of metal-graphene contacts. Uniform and close to zero Dirac voltage is crucial for the uniformity and low-power/voltage operation for sensor applications. Thus, the current study is expected to contribute significantly to the development of graphene-based practical sensor devices.

• 한국가스학회지
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• 제3권2호
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• pp.43-52
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• 1999

지하에 매설된 도시가스 배관에서의 누출 가스에 대한 확산 거동을 관찰하기 위하여 지중 확산실험조를 제작하여 실험하였다. 실험조는 도시가스 공급위치와 농도의 측정위치를 변화시킬 수 있도록 acryl로 제작하였으며, MOS 센서를 이용하여 도시가스 농도를 측정하였다. 가스의 지하 확산을 측정하기 위한 토질로서 주문진 표준사와 화강풍화토를 이용하였으며, 가스누출 속도 변화에 따른 도시가스 농도 변화를 시간에 따라 측정하였다. 누출점으로부터 센서의 측정위치가 가까울수록 또는 누출 속도가 증가할수록 가스의 감지시간이 감소하였으며, 누출가스 농도의 빠른 증가로 인하여 정상상태시 높은 농도를 나타내었다. 또한, 주문진 표준사보다 다짐에 의해 밀도가 증가한 화강풍화토에서 초기에 농도가 낮게 측정되었으나, 시간이 지남에 따라 농도가 높게 나타났다.

• 센서학회지
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• 제28권6호
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• pp.402-406
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• 2019

Recently, semiconducting organic materials have been spotlighted as next-generation electronic materials based on their tunable electrical and optical properties, low-cost process, and flexibility. However, typical organic semiconductor materials are vulnerable to moisture and oxygen. Therefore, an encapsulation layer is essential for application of electronic devices. In this study, SiN_x thin films deposited at process temperatures below 150 ℃ by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) were characterized for application as an encapsulation layer on organic devices. A single structured SiN_x thin film was optimized as an organic light-emitting diode (OLED) encapsulation layer at process temperature of 80 ℃. The optimized SiN_x film exhibited excellent water vapor transmission rate (WVTR) of less than 5 × 10^-5 g/㎡·day and transmittance of over 87.3% on the visible region with thickness of 1 ㎛. Application of the SiN_x thin film on the top-emitting OLED showed that the PECVD process did not degrade the electrical properties of the device, and the OLED with SiN_x exhibited improved operating lifetime

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.1-8
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• 2009

IT 융합 기술의 발전에 따라 정부의 4대강 복원을 위한 마스터플랜이 구축되면서, 환경 친화적인 수질 오염 관리의 중요성이 부각되고 있다. 본 논문에서는 친환경 저수조의 수질 향상과 온라인 관리를 하기 위해서 저수조 자동 분류를 이용한 효과적인 수질 오염 관리를 제안하였다. 제안된 방법에서는 수질오염 평가의 7가지 요소들을 정의하였고 센서를 이용하여 수소이온농도(pH), 화학적 산소요구량(COD),부유 물질량(SS), 용존 산소량(DO), 대장균군수(MPN), 총인 (T-P), 총질소(T-N)에 따른 적합한 수질 오염 관리를 하였다. 저수조의 7가지의 수질 오염 요소간의 측정치를 평가하고 [1,9] 사이에 분포하도록 정규화하였다. 저수조 자동 분류를 이용한 수질 오염 관리 시스템의 성능 평가를 하기 위해 F-측정식을 이용하여 유용성을 검증하였다. 평가 결과, 기존 시스템에 대한 만족도의 차이가 통계적으로 의미가 있음을 증명하였다.