• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.155-161
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• 2023

이온 농도 분극 현상은 전기투석, 전기화학 전지에서 일어나는 기초 이동 현상일 뿐만 아니라, 생체 물질 전처리용 농축 장치의 핵심 기작으로 활용된다. 외부 인가 전압에 의해 발생한 이온 농도 분극 현상은 분석 물질의 농축에 필요한 국소적으로 증폭된 전기장을 통해 물질의 농축을 가능케 한다. 그러나 기존의 농축 기작은 농축의 평형 지점이 불분명하며, 농축 플러그의 유체역학적 불안정성의 두가지 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는, 이온 농도 분극 기반의 농축 기작의 한계점을 해결하기 위해 막다른 미세유로와 양이온 교환막을 사용한 농축 방법을 연구하였다. 막다른 미세유로의 공간 제약적 구조를 통해 유체역학적 안정성을 확보할 수 있으며, 분석 물질의 농축 지점이 이온 공핍 영역의 충격 전단과 일치함을 수치적으로 확인하였다. 또한 농축 공정의 핵심 인자로써 인가 전압과 미세유로의 체적 전하 농도를 변화시켜가며, 농축 물질의 전기동역학적 거동을 연구하였다. 본 연구의 결과는 현장 진단 검사(point-of-care)와 같은 초단시간의 농축을 필요로 하는 미세유체역학 장치에 유효한 기작으로 사용될 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.977-978
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• 2011

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.106-112
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• 2014

본 연구에서는 미세액적을 효과적으로 합류시키기 위하여 미세기둥 구조들에 따른 영향 및 정체 현상 조절에 관한 연구를 수행하였다. 최적의 미세액적 합류조건을 찾기 위하여 매우 정교하게 조절이 가능한 미세 밸브를 접목하였다. 수용성 미세액적은 연속상으로 0.5 wt% Span 80이 함유된 미네랄 오일을 사용하였다. 합류과정은 미세유체 칩 내부에 위치한 미세기둥의 구조와 배치를 통해 액적 주위의 압력과 액적 내부의 라플라스 압력의 차이를 조정하여 수행된다. 마지막으로 최적의 합류 구조를 지닌 미세유체시스템에서 효소 생화학반응 실험을 수행함으로써 본 장치가 생물학 및 생화학 실험을 수행하는 유용한 도구로서 사용될 수 있음을 입증하였다.

• 청정기술
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• 제21권2호
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• pp.90-95
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• 2015

디지털 미세유체 전기천공 시스템을 활용하여 미세녹조류에 대한 형질전환 실험을 통해 기존 상용화 장치 대비 높은 유전자 전달 효율과 세포 생존도를 확인하였다. 전기천공의 주요 파라미터인 인가전압 및 인가시간 변화를 주며 세포벽이 존재하는 세포종과 세포벽이 없는 세포종에 대한 비교 실험을 수행하였다. 이를 통해 식물 세포의 전기천공에서 세포벽의 역할은 단순히 유전체의 전달을 방해하는 부정적 요소로만 작용하지 않는 다는 사실을 확인하였다. 병렬화 및 온 칩 세포 배양 등을 통해 제안된 디지털 전기천공 기술이 향후 새로운 청정 형질전환 방법으로써의 가능성도 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.114-121
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• 2013

미세채널을 갖는 증발형 열교환기의 효율을 평가하기 위하여, 공기의 온도와 물의 온도와 같은 열교환기의 상태값들을 계산하기위한 관계식들이 문제를 단순화하기 위한 몇 가지 가정을 적용한 Navier-Stokes 방정식으로부터 유도되었다. 미세채널내부는 물의 상태에 따라 3가지 영역으로 나누었다. 이 연구의 결과로써, 미세유로를 갖는 증발형 열교환기의 증발시작시점과 건조완료점을 계산하는 방정식이 제시되었다. 본 연구결과는 증발효과를 이용하는 미세채널형 열교환기의 설계, 성능예측 및 시험결과 분석 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.139-144
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• 2022

본 연구는 미세유체기술을 기반으로 매우 간단하고 효율적인 단분산성 하이드로젤 마이크로 입자 제조 방법을 제안하였다. 구체적으로, 유리모세관 미세유체장치 내에서 형성된 이중에멀젼은 자외선기반 자유라디칼 중합에 의해 빠르게 고형화가 이루어진다. 수용액에 분산됨과 동시에 계면활성제의 부족으로 인해 얇은 오일쉘은 자발적으로 분리되어, 단분산성 하이드로젤 입자를 형성하였다(C.V.=1%). 본 연구의 결과는 water-in-oil (w/o) 단일에멀젼 기반의 제조 방법과 달리 오일 부피를 최소한으로 사용하여 크기 및 조성 제어가 가능한 단분산성 하이드로젤 입자의 제조가 달성될 수 있음을 보여준다. 마지막으로, 상도표를 기반으로 미세유체장치 내 유동 패턴에 대한 심층 연구는 상대적인 부피 유속들 간의 중요한 상관관계를 나타내며 하이드로젤 마이크로 입자의 안정적인 제조를 위한 실험적 근거를 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.505-506
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• 2010

• 한국정밀공학회지
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• 제23권2호
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• pp.129-137
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• 2006

Polymer micro-fluidic devices were fabricated with laser processes. A UV laser and a femto laser were used to machine polymer micro-fluidic structures directly. This laser direct machining process suits the need of rapid prototyping, as in many applications changes from the original design are often required. As examples, two polymer micro-systems were developed: a micro-check valve and a micro diffuser pump. The micro fluidic devices can be applied for many applications such as clinical diagnostics and drug delivery. Advantages and disadvantages using polymers as a material for micro-fluidic applications are discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.740-745
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• 2015

본 연구는 미세유체 장치를 통해 제조가 이루어진 펙틴 하이드로겔 입자의 수거 방법을 다르게 하였을 때 각 방법에 따른 하이드로겔의 물리적 특성을 비교한 것이다. 펙틴 하이드로겔 입자는 미세유체 채널 내에서 미네랄 오일에 분산된 칼슘 이온에 의해 겔화되고 이후 각각 파이펫팅법, 튜브법, 침전법을 통해 수거하였다. 각 방법으로 수거된 펙틴 하이드로겔 입자의 단분산성을 분석한 결과 침전법의 변동 계수(Coefficient of variation)는 3.46으로 파이펫팅법(18.60)과 튜브법(14.76)의 변동 계수보다 월등히 낮아 가장 우수한 단분산성 하이드로겔 입자를 만들 수 있었다. 상기 침전법을 이용한 조건에서 분산상과 연속상의 부피유속 및 펙틴 용액의 점도를 조절함으로써 $30{\mu}m$에서 $180{\mu}m$까지의 다양한 크기를 갖는 단분산성 펙틴 하이드로겔을 제조할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 펙틴 하이드로겔 입자는 생체 물질을 손쉽게 함입할 수 있으므로 이는 향후 약물전달, 식품, 그리고 생체적합성 재료 등으로 활용 가능할 것으로 기대된다.