• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권7호
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• pp.2364-2370
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• 2021

The ⁿMCP (Neutron sensitive microchannel plate) combined with advanced readout electronics is widely used in energy selective neutron imaging because of its good spatial and timing resolution. Neutron detection efficiency is a crucial parameter for the ⁿMCP. In this paper, a mathematical model based on the oblique cylindrical channel and elliptical pore was established to calculate the neutron absorption probability, the escape probability of charged particles and overall detection efficiency of ⁿMCP and analyze the effects of neutron incident position, pore diameter, wall thickness and bias angle. It was shown that when the doping concentration of the ⁿMCP was 10 mol%, the thickness of ⁿMCP was 0.6 mm, the detection efficiency could reach maximum value, about 24% for thermal neutrons if the pore diameter was 6 ㎛, the wall thickness was 2 ㎛ and the bias angle was 3 or 6°. The calculated results are of great significance for evaluating the detection efficiency of the ⁿMCP. In a subsequent companion paper, the mathematical model would be extended to the case of the spatial resolution and detection efficiency optimization of the coating ⁿMCP.

• 센서학회지
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• 제28권3호
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• pp.198-204
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• 2019

In this study, we propose a wearable force sensor using 3D printed mold and liquid metal. Liquid metal, such as Galinstan, is one of the promising functional materials in stretchable electronics known for its intrinsic mechanical and electronic properties. The proposed soft force sensor measures the external force by the resistance change caused by the cross-sectional area change. Fused deposition modeling-based 3D printing is a simple and cost-effective fabrication of resilient elastomers using liquid metal. Using a 3D printed microchannel mold, 3D multichannel Galinstan microchannels were fabricated with a serpentine structure for signal stability because it is important to maintain the sensitivity of the sensor even in various mechanical deformations. We performed various electro-mechanical tests for performance characterization and verified the signal stability while stretching and bending. The proposed sensor exhibited good signal stability under 100% longitudinal strain, and the resistance change ranged within 5% of the initial value. We attached the proposed sensor on the finger joint and evaluated the signal change during various finger movements and the application of external forces.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.639-643
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• 2021

본 연구에서는 3차원 다층 미세유체 디바이스를 제작하기 위한 접착제로서 불소화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP) 나노입자를 연구하였다. FEP 분산 용액을 1500 rpm에서 30초 동안 단순 스핀 코팅하여 기판에 3 ㎛ 두께의 균일하게 분포된 FEP 나노 입자 층을 형성하였다. FEP 나노입자는 300 ℃에서 1시간 동안 열처리 후 소수성 박막으로 변형되었으며, FEP 나노입자를 이용하여 제작된 폴리이미드 필름 기반 미세유체 디바이스는 최대 2250 psi의 압력을 견디는 것을 확인하였다. 마지막으로 기존의 포토리소그래피로 제작하기 어려운 16개의 마이크로 반응기로 구성된 3차원 다층 미세유체 디바이스를 FEP가 코팅된 9개의 폴리이미드 필름을 간단한 1단계 정렬로 성공적으로 구현하였다. 개발된 3차원 다층 미세유체 디바이스는 화학 및 생물학의 다양한 응용을 위한 고속대량 스크리닝, 대량 생산, 병렬화 및 대규모 미세유체 통합과 같은 강력한 도구가 될 가능성이 있습니다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.121-127
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• 2022

마이크로 LED는 크기가 100 ㎛ 이하인 LED 소자로 기존 LED에 비해 해상도, 밝기 등 여러 면에서 우수한 성능을 보일 뿐 아니라 유연 디스플레이, VR/AR 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 마이크로 LED 디스플레이를 제작하기 위해선 LED 웨이퍼로부터 최종기판으로 마이크로 LED를 옮기는 전사 공정이 필수적이며, 본 연구에서는 진공 척을 이용하여 마이크로 LED를 고속 대량 전사하는 방식을 제안하고 이를 검증하였다. MEMS 기술을 이용한 PDMS 마이크로 몰딩 공정을 통해 진공 척을 제작하였으며, PDMS 몰딩 공정을 제어하기 위해 댐 구조를 이용한 스핀 코팅 공정을 성공적으로 적용하였다. 솔더볼을 이용한 진공 척 구동 실험을 통해 진공 척을 이용한 마이크로 LED의 대량 전사 가능성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.283-288
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• 2019

단분산성 마이크로입자는 약물캡슐화 및 전달을 위한 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 미세유체장치는 매우 균일한 액적을 생산할 수 있는 중요한 장치이며 이 액적은 단분산성 마이크로입자를 생성할 수 있는 중요한 템플레이트(template)로의 역할을 한다. 미세유체장치는 마이크론 크기의 채널로 구성되어 표면장력과 점성력 간의 균형을 정교하게 조절할 수 있으며, 이는 단분산성 액적을 형성하는 필수적인 기술 중의 하나이다. 본 연구는 유동집적채널 기반의 미세유체장치에서 매우 균일한 polycaprolactone (PCL) 생분해성 고분자 입자를 제조하는 방법을 제안한다. 유동집적채널 기반의 미세유체장치는 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반의 소프트리소그래피(soft-lithography) 방법을 통해 제작된다. 액적 생성에서 중요한 요소는 마이크로 액적의 크기와 단분산성을 조절하는 것이다. 이를 위해, 본 연구에서는 이 미세유체장치에서 오일용액 분산상과 수용액 연속상의 부피유속을 제어하여 단분산성 액적 형성 조건을 최적화하였다. 그 결과 균일한 액적을 형성할 수 있는 dripping 영역에 대한 최척화된 유속조건을 확인하였다. 그런 다음, 마이크로입자를 생성하기 위해 PCL 고분자를 포함한 액적을 장치에서 형성한 후 용매의 증발에 의해 입자화 하였다. 입자의 크기는 부피유속과 미세유체채널의 크기에 의해 조절되며 입자의 단분산도는 변동계수(coefficient of variation, CV)값이 5% 이하로 제어될 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제21권5호
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• pp.325-330
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• 2006

Bio-MEMS를 기반으로 microfilter와 백금 전극이 내재되어 있는 microbiochip을 제작하였다. 우리는 이 chip으로 microbead에 indirect ELISA 방법으로 항원-항체를 반응시키고 전기 신호 검출 방법을 이용하여 반응 여부를 판단하였다. 이 때 신호 증폭을 위해 silver enhancer를 사용하였다. Chip 상에서 항원-항체 반응 조건을 최적화하기 위해 pH, temperature, flow time, flow rate, silver enhancer time을 결정하였다. 이렇게 최적화된 조건을 바탕으로 짧은 시간 안에 소량의 시료로 immunoassay를 성공적으로 수행할 수 있었다. 전기 신호 검출 방식을 사용함으로써 biosensor 장비의 소형화와 다중 시료 측정과 자동화를 biosensor에서 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제21권1호
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• pp.59-69
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• 2009

The prediction of pressure drop for a droplet flow in a confined micro channel is presented using FE-FTM (Finite Element - Front Tracking Method). A single droplet is passing through 5:1:5 contraction - straight narrow channel - expansion flow domain. The pressure drop is investigated especially when the droplet flows in the straight narrow channel. We explore the effects of droplet size, capillary number (Ca), viscosity ratio ($\chi$) between droplet and medium, and fluid elasticity represented by the Oldroyd-B constitutive model on the excess pressure drop (${\Delta}p^+$) against single phase flow. The tightly fitted droplets in the narrow channel are mainly considered in the range of $0.001{\leq}Ca{\leq}1$ and $0.01{\leq}{\chi}{\leq}100$. In Newtonian droplet/Newtonian medium, two characteristic features are observed. First, an approximate relation ${\Delta}p^+{\sim}{\chi}$ observed for ${\chi}{\geq}1$. The excess pressure drop necessary for droplet flow is roughly proportional to $\chi$. Second, ${\Delta}p^+$ seems inversely proportional to Ca, which is represented as ${\Delta}p^+{\sim}Ca^m$ with negative m irrespective of $\chi$. In addition, we observe that the film thickness (${\delta}_f$) between droplet interface and channel wall decreases with decreasing Ca, showing ${\delta}_f{\sim}Ca^n$ Can with positive n independent of $\chi$. Consequently, the excess pressure drop (${\Delta}p^+$) is strongly dependent on the film thickness (${\delta}_f$). The droplets larger than the channel width show enhancement of ${\Delta}p^+$, whereas the smaller droplets show no significant change in ${\Delta}p^+$. Also, the droplet deformation in the narrow channel is affected by the flow history of the contraction flow at the entrance region, but rather surprisingly ${\Delta}p^+$ is not affected by this flow history. Instead, ${\Delta}p^+$ is more dependent on ${\delta}_f$ irrespective of the droplet shape. As for the effect of fluid elasticity, an increase in ${\delta}_f$ induced by the normal stress difference in viscoelastic medium results in a drastic reduction of ${\Delta}p^+$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.513-519
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• 2006

본 연구에서는 유리(glass)와 석영(quartz)을 재질로 사용하여 MEMS(micro-electro mechanical systems) 공정을 통해 전기영동(electrophoresis)을 위한 microchip을 제작하였다. UV 광이 실리콘(silicon)을 투과하지 못하는 점에 착안하여, 다결정 실리콘(polycrystalline Si, poly-Si) 층을 채널 이외의 부분에 증착시킨 광 차단판(optical slit)에 의해 채널에만 집중된 UV 광의 신호/잡음비(signal-to-noise ratio: S/N ratio)를 크게 향상시켰다. Glass chip에서는 증착된 poly-Si 층이 식각 마스크(etch mask)의 역할을 하는 동시에 접합표면을 적절히 형성하여 양극 접합(anodic bonding)을 가능케 하 였다. Quartz 웨이퍼에 비해 불순물을 많이 포함하는 glass 웨이퍼에서는 표면이 거친 채널 내부를 형성하게 되어 시료용액의 미세한 흐름에 영향을 미치게 된다. 이에 따라, HF와 $NH_4F$ 용액에 의한 혼합 식각액(etchant)을 도입하여 표면 거칠기를 감소시켰다. 두 종류의 재질로 제작된 채널의 형태와 크기를 관찰하였고, microchip electrophoresis에 적용한 결과, quartz과 glass chip의 전기삼투 흐름속도(electroosmotic flow velocity)가 0.5와 0.36 mm/s로 측정되었다. Poly-Si 층에 의한 광 차단판의 존재에 의해, peak의 S/N ratio는 quartz chip이 약 2배 수준, glass chip이 약 3배 수준으로 향상되었고, UV 최대흡광 감도는 각각 약 1.6배 및 1.7배 정도 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.227-236
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• 2016

본 논문에서는 $600{\times}600{\mu}m$ 사각 마이크로 채널에서 T자형 합류지점에서의 기체 및 액체의 주입방법이 기포 및 액체 슬러그의 생성에 미치는 영향을 실험을 통해 살펴보았다. 실험 유체로는 질소와 물을 사용하였으며, 액체 및 기체 겉보기 속도는 각각 0.05 - 1 m/s, 0.1 - 1 m/s 의 범위로 테일러 유동이 나타나는 구간에서 데이터를 얻었다. 기포 길이, 액체 슬러그 길이, 기포 속도 그리고 기포 생성 빈도를 고속 카메라를 사용하여 이미지 분석을 통해 측정하였다. 유사한 입구 겉보기 속도 조건에서, T-자형 합류지점의 main channel에 기체를 주입하는 방법(T_gas-liquid)이 액체를 주입하는 방법(T_liquid-gas)보다 기포와 액체 슬러그의 길이가 길었고 기포 생성 빈도는 낮았다. 한편, 두 주입방법에서 기포 속도는 유사하게 나타났다. T_liquid-gas 주입방법의 기존 예측 상관식은 T_gas-liquid 주입방법의 기포 길이, 기포 속도, 액체 슬러그 길이, 기포 생성 빈도 실험데이터를 각각 ~24 %, ~9 %, ~39 %, ~55 %로 예측하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제5권3호
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• pp.149-158
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• 2005

This paper describes design, fabrication, and application of the silicon based temperature controllable micro reactor. In order to achieve fast temperature variation and low energy consumption, reaction chamber of the micro reactor was thermally isolated by etching the highly conductive silicon around the reaction chamber. Compared with the model not having thermally isolated structure, the thermally isolated micro reactor showed enhanced thermal performances such as fast temperature variation and low energy consumption. The performance enhancements of the micro reactor due to etched holes were verified by thermal experiment and numerical analysis. Regarding to 42 percents reduction of the thermal mass achieved by the etched holes, approximately 4 times faster thermal variation and 5 times smaller energy consumption were acquired. The total size of the fabricated micro reactor was $37{\times}30{\times}1mm^{3}$. Microchannel and reaction chamber were formed on the silicon substrate. The openings of channel and chamber were covered by the glass substrate. The Pt electrodes for heater and sensor are fabricated on the backside of silicon substrate below the reaction chamber. The dimension of channel cross section was $200{\times}100{\mu}m^{2}$. The volume of reaction chamber was $4{\mu}l$. The temperature of the micro reactor was controlled and measured simultaneously with NI DAQ PCI-MIO-16E-l board and LabVIEW program. Finally, the fabricated micro reactor and the temperature control system were applied to the thermal denaturation and the trypsin digestion of protein. BSA(bovine serum albumin) was chosen for the test sample. It was successfully shown that BSA was successfully denatured at $75^{\circ}C$ for 1 min and digested by trypsin at $37^{\circ}C$ for 10 min.