• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.545-555
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• 2010

최근 액적 기반의 미세유체 시스템은 물리, 화학, 생물학등의 기초과학과 재료과학 분야까지 매우 폭넓게 활용되고 각광받고 있는 기술분야이다. 본 총설은 액적기반 미세유체 시스템의 미세유체 반응기 제작 기술, 액적 형성 원리, 액적 혼합 및 제어, 그리고 새로운 기능성 재료의 합성등의 폭넓은 응용분야에 관해 자세하게 소개하고자 한다. 더불어 액적기반 미세유체 시스템의 가장 큰 장점인 입자의 크기 조절 방법, 형태, 모양 및 구조의 제어 기술에 관해 논의하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.141-153
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• 2014

액적기반의 미세유체 시스템은 마이크로 시험관으로서 화학, 생물학 연구에 적용하기 위해 개발되었다. 미세유체 시스템에서 피코부피(picoliter)의 매우 작은 액적은 소형화된 시스템 내에서 잘 정형화 되고 구획화된 반응기로 제공되어 진다. 매우 작은 액적에서의 반응은 자동화된 초고속 대용량 스크리닝 시스템을 통하여 저가이면서 고효율적으로 수행될 수 있다. 본 총설에서는 액적 기반의 미세유체시스템의 기능들인 액적 형성, 정교한 액적 제어, 다양한 응용분야에 대해 소개하고자 한다. 또한 화학적, 생물학적 새로운 응용분야에 관해 알아보고, 기존의 방법과 비교하여 액적기반의 미세유체 시스템이 갖는 장점에 관해 논의하고자 한다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2015년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.229-230
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• 2015

신생혈관 형성은 기존에 존재하는 혈관으로부터 새로운 혈관을 형성하는 기작으로 정상 세포에서 상처 치유, 세포의 발생 및 성장에 관여한다고 알려져 있다. 더 중요한 것은 이 기작이 암의 성장 및 전이에서도 매우 중요한 역할을 하고 있다는 사실이다. 특히, 엔지오제닌(Angiogenin)이 신생혈관형성을 촉진하는 것으로 알려져있다. 이러한 주요 물질을 최신 바이오칩 기술 중 하나인 액적 기반 미세유체 시스템을 활용하여 1 나노리터 수준의 시료 내에 존재하는 엔지오제닌을 정량하는 기술을 개발함으로써 현재 일반적으로 사용되고 있는 정량 기술에 비해 시간뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있음을 보여주었다. 이외에도 본 연구에서 개발한 액적 기반 미세유체 시스템 기술은 수은과 같은 중금속의 검출도 가능하기 때문에 환경 센서로의 활용 가능성을 보여준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.761-766
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• 2018

액적-기반 미세유체장치는 물질 합성 및 초고속 대용량 스크리닝 등 다양한 응용분야에서 변형 가능한 새로운 접근법을 이끌어 냈다. 그러나 단일의 액적생성기를 이용한 액적의 생성 속도가 매우 낮기 때문에 이를 상용화 하기 위해서는 생산속도를 높이기 위한 노력이 필요하다. 본 연구는 단일의 유동-집속 생성기를 병렬로 연결하여 단분산성 액적의 생성 속도를 높이는 방법에 관한 것이다. 이러한 액적생성기를 갖는 미세유체장치를 제작하기 위해 본 연구에서는 양면 임프린팅 방법을 이용하여 단층 엘라스토머 조각에3차원의 마이크로 채널을 갖는 3D 모놀리식 탄성중합체 장치(monolithic elastomer device, 3D MED)를 제작 할 수 있다. 이렇게 제작된 8개의 액적생성기가 연결된 3D MED를 이용하여 연속상과 분산상의 유체를 조절하여 단분산성 액적의 형성속도가 향상되었음을 증명하였다. 따라서 본 미세유체시스템을 사용하여 다양한 재료 또는 세포들을 함유하는 단분산성 액적을 형성하여 마이크로입자 제조 및 스크리닝 시스템과 같은 넓은 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.760-765
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• 2013

액적기반 미세유체 시스템을 이용해 난백단백질인 라이소자임의 결정화실험을 하였다. Flow-focusing 칩을 이용해 water-in-oil 형태의 액적을 만들고 페트리 디쉬와 십자몰드에 넣은 후, 액적 내부에서 라이소자임 수용액과 침전제 (NaCl) 사이의 액-액 반응을 관찰하였다. 그리고 수용액의 pH가 4.8일 때와 7.2일 때의 결정형태를 비교하였다. 그 결과, pH 4.8에서는 다면체 또는 판상형의 결정이 형성되었고, pH 7.2에서는 침상형 결정이 생성되었다. pH 4.8, 7.2 두 경우 액적이 홀로 있을 때에는 액적부피가 유지되거나 감소하면서 결정이 형성되었다. 하지만 액적이 서로 인접해 있을 때는 액적사이의 상호작용이 관찰되었고, 두 pH에서 다른 경향성을 보였다. pH 4.8에서는 인접한 액적의 부피에 영향을 주어 한 액적의 부피가 커졌고, 부피가 커진 액적에서 결정이 형성되었다. pH 7.2에서는 부피에 영향을 서로 주지 않고 각각의 액적에서 결정이 형성되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.597-601
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• 2013

본 연구는 액적기반 미세유체 장치를 이용하여 단분산성 마이크로캡슐의 간단한 제조방법에 관한 것이다. 본 연구에서 제시한 제조 방법은 이중액적을 생성시키기 위해 기존의 복잡한 표면처리가 필요한 이중 유화과정을 대신하여 하나의 교차점을 가진 단일공정을 사용하고자 한다. 먼저, 분산상은 광중합이 가능한 ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (ETPTA) 단량체와 fluorocarbon (FC-77) 오일을 사용하고 연속상은 poly(vinyl alcohol) (PVA) 수용액을 사용하였으며, 미세유체 채널 내부로 흘려 주면 하나의 교차점에 흐름이 집중되어 균일한 이중액적을 생성한다. 생성된 이중액적은 광중합을 통해 마이크로캡슐을 제조한다. 상기 방법은 ETPTA 유체의 부피유속을 조절하여 이중액적의 껍질두께 제어가 가능하고 연속상인 물의 부피유속을 조절하여 전체 직경을 제어할 수 있다. 더 나아가, 본 시스템을 사용하여 다양한 물질들을 함입한 마이크로캡슐을 제작할 수 있으며, 약물전달시스템의 응용 기술에 활용될 것으로 예측된다.

• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.22-29
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• 2010

자원의 고갈과 지구환경오염의 심각성을 인지하는 시각이 늘어남에 따라 산업계에서도 친환경적 기술에 대한 다양한 연구 개발이 이슈가 되고 있다. 정전기력 잉크젯 패터닝 기술 또한 그 예라 할 수 있겠는데, 이는 기존인쇄 기술의 시각적인 표현의 개념을 벗어나 패턴 자체의 기능을 부여함으로써 그 가치를 높이고, 현존하는 각종 미세 패터닝 기술의 다공정성과 환경에 미치는 영향 등의 문제점을 개선 할 수 있는 기술이라 할 수 있겠다. 정전기력 잉크젯 패터닝 기술은 이미 60~70년대부터 연구 개발 되어왔던 정전기력이 유체에 미치는 영향을 제어하여 극소량 미세 액적 토출 및 분무를 이끌어 내는 기술을 기반으로 토출되는 노즐 헤드의 직경 대비 극 미량의 기능성 잉크를 토출하고, 서브마이크론(submicron)급의 패턴 인쇄를 가능케 한다. 본 논문에서는 정전기력 잉크젯 패터닝 공정의 요소기술을 기반으로 프린팅 장비를 설계 및 제작하고, 미세 액적 토출을 위한 수마이크론의 직경을 갖는 노즐 헤드를 개발 및 프린팅 장비에 대응하여 통합 제어 프로그램을 이용한 기판상의 미세 패터닝 실험을 실시하였다. 정전기력 기반 미세 패터닝 실험의 공정 변수를 잉크의 특성, 노즐헤드의 특성, 기판의 특성, 장비의 특성으로 구분지어 공정 시스템의 성능을 검토 및 기능성 잉크의 미세 패터닝을 구현 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.105-111
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• 2024

SLA (Stereo Lithography Apparatus) 방식은 액체 상태의 광경화성 레진(Resin)이 자외선 레이저에 닿으면 고체가 되는 원리를 활용한 3D 프린팅 방식으로 다양한 분야에서의 활용도가 증가하고 있다. 본 연구에서는 이 SLA 3D 프린팅 출력물의 표면 특성 중 소수성과 투명도를 개선하여 미세 유체 시스템의 제작에 활용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. SLA 출력물은 소수성 코팅 방법을 이용해 표면 소수성의 특성을 개선할 수 있었으나, 소수성 코팅 방법의 종류에 따라 다양한 환경에서의 코팅 유지력은 차이를 보였다. 또한, 미세 유체 시스템의 제작에 요구되는 충분한 투명도와 소수성의 특성을 함께 확보하기 위해 선행된 연구에서 제안한 투명도 확보 방법에 소수성 코팅을 적용하여 접촉각의 변화를 비교하였다. Teflon 코팅법이 이산화 티타늄 코팅법과 비교하여 우수한 투명도의 확보가 가능하며, 다양한 환경에 노출되었을 때 높은 코팅의 유지력을 가져 미세 유체 시스템의 제작에 활용되기에 적합한 소수성 코팅법으로 제안되었다. 마지막으로 본 연구를 통해 제안된 미세 유체 시스템의 제작에 적합한 소수성 코팅 방법인 Teflon 코팅법 중 Fluoropel 800을 이용하여 디지털 미세 유체 시스템 중 하나인 액적 접촉 충전 현상(Electrophoresis of Charged Droplet, ECD) 칩을 SLA 3D 프린팅으로 제작, 액적의 조작을 성공적으로 시연함으로써 SLA 3D 프린팅 기술의 미세 유체 시스템의 제작에 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제15권1호
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• pp.47-52
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• 2017

In droplet-based microfluidic systems, in-droplet preconcentration of a sample is one of the important prerequisites for biochemical or medical analysis. There have been a few studies on preconcentration in a moving droplet, but they are limited to practical applications since 1) their method are time-consuming or 2) they require specific properties such as electric and magnetic properties. In this study, we demonstrated the position control of polystyrene particles of 5 and $10{\mu}m$ in diameter inside a moving water-in-oil droplet using traveling surface acoustic waves. Since the frequencies for effective control of each diameter were found, microparticles with no labels could be utilized. In addition, the proposed method enabled on-demand preconcentration inside a polydimethylsiloxane microchannel. In-droplet preconcentration of microparticles was realized by splitting a mother droplet with manipulated particles at a downstream bifurcation zone. Given these advantages, the proposed system is a promising acoustofluidic lab-on-a-chip platform for preconcentration inside a droplet.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.706-713
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• 2019

본 연구에서는 미세유체 시스템 제작에 적합한 3D 프린팅 방식 및 소재 별 표면특성 분석을 통해 각 응용 사례에 적합한 프린터 및 소재 선정에 가이드라인을 줄 수 있는 기초 연구를 수행하였다. 가장 보편적으로 사용되는 적층 방식과 해상도가 상대적으로 높은 광경화 방식에 대해 프린팅 방식과 소재에 따른 표면 특성을 살펴보았다. 적층 방식의 프린트물은 소재에 무관하게 후처리 전에는 친수성 특성을 보이나 아세톤 증기에 의한 후처리 후에는 소수성 특성을 보임을 확인할 수 있었다. SEM을 이용한 표면 조도 관찰을 통해 이러한 접촉각의 변화가 후처리에 의한 표면의 결 구조의 제거에 기인한 것임을 확인하였다. 광경화식 프린트물은 적층식 대비 친수성의 특성을 보였으나 소수성 코팅을 이용해 표면 개질이 가능함을 실험적으로 확인하였다. 두 프린팅 방식 중 투명한 재질이 요구되는 경우, 적층 방식은 투명한 시편을 만드는 것이 불가능함을 확인하였으며 광경화 방식의 경우 충분한 투명도가 확보됨을 확인하였다. 액적 접촉충전 현상에 기반한 디지털 전기천공 시스템의 electroporation chip을 광경화 방식으로 제작하였으며 성공적으로 전기천공을 시연함으로써 미세유체 시스템에 직접 적용이 가능함 또한 확인하였다.