• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1694-1695
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• 2011

최근 에너지에 대한 관심의 증대 및 센서 노드로의 개발을 위해 무전원 동력 장치(sustainable energy conversion system)에 대한 관심이 크게 증대되고 있다. 본 연구에서는 수압(hydraulic pressure)을 이용하여 전기를 발생시키는 새로운 개념의 나노유체 에너지 변환 시스템에 대한 연구를 진행하였다. 표면 패터닝 기법을 통해 제작된 나노 채널 및 일차원 마이크로 유체 기반의 플루이딕 소자를 이용하여 외부저항, 버퍼용액의 농도, 압력에 따른 streaming potential을 구하였다. electrokinetic 현상과 이에 따른 유체의 streaming potential을 이용하여 압력(pressure)을 전기적으로 변환시키는 에너지 변환용 나노 유체시스템을 본 논문을 통해 제안하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1458-1459
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• 2008

미세 유체 제어 시스템 (마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 채널, 마이크로 믹서 등)의 집적은 화학 및 바이오 유체를 제어하는 Lab-on-a-chip 의 일부분으로서 사용되며 이러한 시스템의 집적은 Lab-on-a-chip 개발을 위해 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이러한 microchip을 구현하기 위해서 초미세 유체 제어 소자인 마이크로 펌프와 마이크로 밸브를 같은 기판 위에 Polydimethylsiloxane (PDMS)와 indium tin oxade (ITO)를 사용하여 집적하였다. 그리고 밸브의 반복 작동 시 계속적인 유량의 감소를 줄이기 위해 PDMS 의 혼합비를 달리하여 PDMS membrane 의 기계적 특성을 강화시켰다.

• 기계저널
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• 제51권9호
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• pp.33-39
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• 2011

레이저 마이크로 및 나노 가공은 공기 중에서 고속으로 실행이 가능하여 산업적으로 응용이 가능한 거의 유일한 초미세가공기술로소 반도체, 전자, 마이크로유체소자 등과 같은 분야에 널리 응용되고 있고 기존 기술의 한계를 뛰어 넘는 새로운 기술을 창출하는 데 기여하고 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.447-452
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• 2013

미세유체소자(microfluidic device)는 미생물과 관련된 다양한 작업들에 대해서 정확한 제어를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 미세유체 소자와 디지털 홀로그래피 마이크로스코피 기술로 구성된 시스템을 구성하고 미생물의 3D 이미징과 세그먼테이션을 설명한다. 각각의 미생물은 미세유체 채널을 통하여 흘러가며 홀로그래피 마이크로스코피가 홀로그램을 기록한다. 기록된 홀로그램은 Fresnel 변환을 통하여 컴퓨터적으로 복원되며, 복원된 영상의 위상성분을 이용하여 미생물의 위치 정보를 찾기 위한 세그먼테이션을 수행한다. 제안하는 방법의 유용함을 설명하기 위하여 광학 실험을 수행하고 그 결과를 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.65-73
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• 2007

마이크로유체 채널 내에서 표면 성질과 기능성 분자들의 공간적인 위치를 제어하는 것은 진단소자, 마이크로 반응기, 또는 세포와 마이크로 유체역학의 기본적인 연구를 일해 매우 중요하다. 이 논문에서는 소프트 리소그라피 방법을 이용하여 채널 안에 패턴된 구조물을 포함하는 안정적인 마이크로 채널을 제작하는 방법을 소개하려 한다. 먼저 패턴된 영역을 폴리디메틸실록세인(PDMS) 몰드의 치수와 제작 과정을 적당히 조절함으로써 산소 플라즈마로부터 보호한다. 마이크로 구조물은 대표적인 생물오손(biofouling) 억제 물질인 폴리에틸렌 글리콜(PEG)계 공중합 고분자 혹은 다당류인 히알루산(HA)을 패턴하여 얻었으며 이러한 패턴을 이용하여 피브로넥틴(FN), 소의 혈장 알부민(BSA) 등의 단백질과 동물 세포의 어레이를 제작하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1645-1646
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• 2006

Micro ElectroMechanical Systems (MEMS) 기술을 이용한 초미세 유체 제어 시스템 (마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 채널, 마이크로 믹서 등)은 화학, 생명분야의 DNA 분석, 항원-항체 분석, 질병의 진단 등에 사용되는 lab-on-a-chip, micro total analysis system ($\mu$-TAS) 등에서 화학 및 바이오 유체를 제어하는 분석 시스템의 일부분으로서 사용되며 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이러한 microchip을 구현하기 위해 초미세 유체 제어 소자인 마이크로 펌프와 밸브를 같은 기관 위에 polydimethylsiloxane (PDMS)와 indium tin oxide (ITO)-Glass를 사용하여 동일한 구조로 집적 하였다. 마이크로 펌프의 pumping rate은 인가 직류 펄스 전력의 주파수와 duty 비를 변화시켜 최적화하였다. 직류 펄스 전력 500 mW를 인가하였을 때 주파수 2 Hz, duty 비 7 %에서 약 $1.05{\mu}l/min$의 최대 유량이 측정되었다. 마이크로 밸브는 ITO 히터에 전력을 인가함으로서 유량의 on/off 제어가 잘 됨을 확인할 수 있었고 유체를 closing하기 위해 필요한 전력은 약 300 mW이다.

• 세라미스트
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• 제7권3호
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• pp.38-47
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• 2004

최근 micro structure, micro sensor, micro actuator 및 microelectronics 등을 활용하는 microelectromecha-nical systems (MEMS) 기술은 마이크로 로봇, micro manipulation, 광학 소자 및 시스템, 유체, 열, 바이오 및 화학공정 등을 위한 시스템 그리고 atomic force와 scanning tunneling microscope 등에 사용되는 다양한 소자 등 많은 잠재력을 가지고 있다. 이들 응용 분야 들은 micro actuator와 같은 mechanical power source가 요구되는 경우가 있다. 압전 특성을 포함하는 강유전체 재료는 이러한 micro actuator를 위해 여러 가지 다양한 장점을 지니고 있는데, 이들을 정리하면 다음과 같다. (중략)

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.50.1-50.1
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• 2005

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.69-71
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• 2001

본 논문에서는 FACS(fluorescence activated cell sorting)의 초소형화를 위한 미세 유체소자들을 플라스틱 기판에 집적하여 제작하고 전기삼투를 이용해서 세포가 일렬로 이송되는 특성을 시험한다. 제작된 미세 유체 소자는 유리 하부 기판과 플라스틱 상부 기판 및 전원장치로 구성된다. 상부기판은 세포를 주입하기 위한 샘플 측 레저버와 세포를 운반 및 일렬 이송이 가능하게 하는 버퍼를 저장할 두 개의 레저버가 있고 이들이 배출되는 레저버로 구성된다. 마이크로머시닝 기술을 이용하여 실리콘 기판 위에 미세 채널 몰드를 제작한 후 PDMS(polydimethylsiloxane)로 주물을 제작한다. $O_2$ 플라즈마를 이용하여 유리 기판과 PDMS 주물을 접합하며 제작된 채널에 적색 잉크와 bead를 샘플 측에 충전하고 버퍼 측에 sodium borate를 충전한 후 전기삼투로 구동시킨다. bead가 일렬로 이송되도록 전장을 조절하고 이때의 유속과 유량을 측정한다. 다양한 전장에 따른 실험을 통하여 채널의 구조를 최적화한다.