• Electrical & Electronic Materials
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• v.17 no.4
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• pp.16-22
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• 2004

최근 나노기술의 발달로 다양한 나노구조체가 제작되었으며, 이러한 나노구조체를 바이오센서에 응용하고자하는 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. 나노구조체가 바이오센서 물질로 관심을 끄는 이유는 검출하고자하는 표적물질의 크기가 일반적으로 나노구조체의 크기와 비슷하므로 감도가 매우 좋은 센서의 제작이 가능할 뿐 아니라 센서의 소형화 및 집적화가 가능하기 때문이다.(중략)

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2010

산화물 반도체 나노선 가스센서는 기존의 벌크 및 박막재료에 비해 체적-표면적비가 매우 커서 극미량의 화학물질에 대한 감응특성이 유리하여 많은 각광을 받고 있다. 현재, 다양한 물질들의 나노선 합성 및 센서 소자 구현에 대한 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 나노선 센서의 실용화를 위해 특정 물질에 대한 선택성과 감응특성의 증진이 여전히 요구되고 있으며, 이에 대한 여러 방향에서의 연구가 진행되고 있다. 특히, 촉매특성이 뛰어난 귀금속 나노입자를 나노선 표면에 부착시킨, 기능화된 나노선 센서소자에 관련된 연구가 활발하다. 본 연구에서는 기상법을 이용하여 합성한 산화물 나노선에 감마선을 조사하여 Au, Pt 및 Pd 금속나노입자를 형성시켰다. 이와 같이 금속나노입자가 고착된 산화물 나노선의 미세구조와 가스 감응특성을 조사하였으며, 기능화된 금속 나노입자가 가스 감응에 미치는 영향과 가스 감응 메커니즘을 제시하고자 한다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.18 no.5
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• pp.327-336
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• 2009

최근 인류의 삶의 질 향상에 따라 건강하고, 쾌적하고, 편안한 삶을 살기 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 센서는 이러한 삶의 질 향상을 위해서 필수불가결한 요소 중 하나이며, 고성능의 지능화된 센서가 요구되고 있어, 앞으로 이에 대한 수요는 더욱 증대될 것으로 생각된다. 최근의 센서 연구 개발 방향은 센서에 기능을 부여하는 기능성 재료가 중요한 요소로 더욱 부각되고 있으며, 특히, 다양한 성분과 형태로 존재하는 나노 기능 재료는 기존의 벌크 재료와는 차별화된 독특한 물리, 화학, 기계, 광학적 특성을 갖고 있어 더욱 주목받고 있다. 최근 기존의 나노 입자 연구에서 더욱 발전하여 서로 적용하기 위한 나노선이나 CNT를 포함한 나노튜브, 나노 복합재료 등의 연구가 매우 활발하다. 본 논문에서는 이러한 나노 재료를 이용한 가스 센서, 수질 센서, 바이오 센서, 광 센서 그리고 물리 센서 등 최신 나노 센서 연구개발 동향을 살펴보았으며, 미래 센서기술 발전방향 중 하나로서 나노 재료에 의한 센서의 고기능화 및 극소형화가 매우 중요한 부분으로 활용될 것으로 예측되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.186-187
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• 2009

단일 나노선 적용 센서의 단점을 극복하고 신뢰성이 높은 센서를 구현하고자 vapor-liquid-solid (VLS) 법을 이용하여 $SnO_2$ 나노선의 선택적 성장을 통한 나노선 네트워크 구조의 센서를 제조하였다. 분리된 전극층의 변화에 따른 나노선의 접합 특성 변화에 이에 따른 나노선 네트워크 센서의 가스감지 특성을 고찰하였다.

• 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.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.3
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• pp.17-31
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• 2020

최근 개개인 건강에 대한 관심이 증가하고 사물인터넷이 발달함에 따라 웨어러블 헬스케어 분야 시장이 급속도로 성장하고 있다. 특히 인체에서 발생하는 신호를 실시간으로 감지하고 모니터링 할 수 있는 웨어러블 센서의 중요도가 늘어나고 있으며 특히 맥박에 의한 혈관 변화처럼 미세한 인체의 변형 신호나 체온, 외부의 온도 등에 의해 발생하는 신호를 감지할 수 있는 고감도 스트레인 센서와 온도 센서에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 현재 사용되고 있는 웨어러블 센서들은 몇 가지의 한계점을 가지고 있으며 상용화되기에 부족한 문제가 있었다. 본고에서는 이와 같은 기존 웨어러블 센서의 문제를 해결할 수 있는 소재로 각광받고 있는 나노 입자 기반 웨어러블 센서에 대하여 다루고자 한다. 나노 입자를 사용한 웨어러블센서는 간단한 방법으로 고감도를 확보할 수 있고 용액 공정을 통해 저가로 생산이 가능하기 때문에 웨어러블 센서 소재로서 적합하다. 여기서는 나노 입자의 기본적 특성과 나노 입자 기반 스트레인 센서 및 온도 센서 동향을 소개한다. 차세대 헬스케어 분야의 선두 주자가 되기 위해서는 나노 소재를 기반으로 한 웨어러블 센서의 개발과 연구가 중요하다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.6
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• pp.13-25
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• 2019

건강한 미래, 건강 사회 구현과 함께 질병 진단, 치료, 예방에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에 따라 적시적기에 질병을 치료하고 예방하기 위한 건강 검진용 바이오센서 수요가 증가하였고 이에 따라 바이오센서 시장은 전세계적으로 급격히 확장되고 있다. 혈액 샘플을 기반으로 한 검진 방법이 보편적이지만 최근에는 고감도 센서 개발에 따라 소변, 침, 눈물 등과 같은 체액으로도 검진이 가능한 환자 친화적 비침습 센싱 방법도 활발하게 연구되고 있다. 이러한 센서 시장 패러다임의 변화 및 급속한 발전은 마이크로, 나노 재료 제작과 분석 기술 발전으로 체액 내 존재하는 나노 크기의 바이오 마커(단백질, 유전자, 펩타이드, 사이토카인)를 검출하는 소형화된 고감도의 센서를 개발할 수 있게 되었고 그 결과 화학, 물리, 재료, 의약 등 다양한 학문 분야에서 다양한 형태의 센서가 활발히 보고되었다. 본 기고문에서는 바이오센서용 소재 중에서 나노입자에 집중하여 첨단 센서 구현을 위해 사용된 입자의 종류, 센서 내에서의 입자의 역할을 소개하고 나노입자의 광학적, 물리적 특성에 따른 타겟 물질 검출 방법 및 동향에 대해 논의하고자 한다.

• Information and Communications Magazine
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• v.30 no.6
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• pp.40-46
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• 2013

본고에서는 무선인체센서내트워크의 개념을 정립하고, WBAN (Wireless Body Network)의 표준화 동향, 문제점 그리고 향후 지속 가능한 연구 방향에 대하여 고찰하였다. 클라우드 컴퓨팅 환경은 인체센서 노드에서 고성능 슈퍼 컴퓨터에 이르는 다양한 범위의 서로 다른 장치를 연결하여 컨텐트 중심의 서비스를 제공하게 될 것이며 이에 대한 이슈와 연구방향을 진단하였다. 나노기술로 인하여 나노미터 수준의 장치를 개발할 수 있을 것으로 예상되며, 이러한 나노장치 간 정보교환은 의료, 환경 및 군사 분야에서 떠오르는 나노 응용기술로 발전하게 되었다. 나노장치 사이의 정보전송을 전기자기학적(EM) 나노통신 및 분자레벨 나노통신으로 구분할 수 있으며 이들의 연구 방향을 통신 이론적 관점에서 고찰하고 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.417.1-417.1
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• 2014

본 연구에서는 갭 사이즈가 조절된 나노갭 소자[1]에 유기영동법을 이용하여 수용액 환경 내에 있는 금속 나노입자(금 나노입자)를 검출하였다. 수백 나노미터 사이즈로 제작된 나노갭 전극에 도금법으로 금을 성장시켜 갭 사이즈를 조절하고, 이로부터 전기장의 기울기를 극대화 할 수 있는 나노갭 소자를 제작함으로써 저농도 금 나노입자 검출의 효율성을 높였다. 제작된 나노갭 소자에 교류 신호를 이용한 유기영동법을 도입하여 수용액 환경 내 입자의 움직임을 제어하였다. 본 연구의 목표인 저농도 금 나노입자의 검출을 위해서는 100 kHz의 주파수를 이용하는 것이 가장 적절함을 실험을 통해 확인하였으며, 갭 사이즈가 조절된 나노갭 소자를 이용하여 전기장의 기울기를 극대화하고 입자의 움직임을 제어함으로써 50 aM의 저농도 금 나노입자를 검출할 수 있었다. 나노갭 소자를 이용한 금속 나노입자 검출에 관연 연구는 환경오염물질 검지용 입자센서 및 바이오센서 분야에 응용이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1436-1437
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• 2006

탄소 나노튜브는 기계적인 강도가 크고, 표면적이 넘으며 전기전도도가 우수할 뿐만 아니라 화학적으로도 안정하기 때문에 최근 여러분야에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있는 나노물질이다. 특히 바이오센서에서 탄소 나노튜브는 작업 전극의 활성을 증대시키는 물질로써, 안정적인 효소 고정화에 기여하는 reservior로써 그리고 반응에서 생성된 전자를 전극에 효과적으로 전달하는 매개체로써 이용되고 있다. 본 연구에서는 다중벽 탄소 나노튜브(multi-walled carbon nanotube ; MWNT)를 화학처리하여 작용기를 유도한 후 효소와 반응시킨 용액으로 스크린 프린팅 방법으로 제작된 탄소전극의 표면을 개질하는 방법으로 바이오센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 바이오센서를 탄소 나노튜브를 이용하지 않은 바이오 센서와 전기화학적으로 분석한 결과 감도가 약 3배정도 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 이것은 효소반응 시 발생된 전자가 나노튜브를 통해서 전극에 효과적으로 전달됨을 의미한다.