• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.2003-2005
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• 2002

바이오 마이크로 시스템 및 바이오 MEMS 분야, 특히 실리콘을 기질로 하는 바이오 센서 제작에서 반도체 공정 기술은 센서의 대량 생산과 초소형화를 위해서 반드시 필요한 기술이다. 그러나, 감지전극의 마이크로화에 따른 센서의 감도 및 안정성 저하 문제는 해결해야 할 과제이다. 최근, 다공질 실리콘이 갖는 대면적이 실리콘 기질과 생체 고분자 (예: 단백질, 핵산 등) 간의 결합력을 향상시킬 수 있음이 알려지면서, 바이오 센서 분야에서, 새로운 형태의 드랜스듀서 재료로서의 다공질 실리콘에 대한 논의가 활발히 전개되고 있으며 또한, ISFET (Ion-Selective Field-Effect Transistors) 와는 달리 다공질 실리콘 층은 저항이 크기 때문에 센서 제작 과정에서의 부가적인 절연막을 필요로 하지 않는다. 본 연구에서는, 백금을 증착한 다공질 실리콘 표면에 전도성 고분자로서 Polypyrrole (PPy) 필름과 생체 고분자 물질로서 Urease를 각각 전기화학적으로 흡착하였다. 다공질 실리콘 층의 형성을 위해 테플론 소재의 전기화학 전지에 불산 (49%), 에탄올 (95%), $H_2O$ 혼합 용액을 넣고 실리콘 웨이퍼에 일정시간 수 mA의 산화 전류를 흘려주었으며, 약 $200{\AA}$의 티타늄 박막과 $200{\AA}$의 백금 박막을 RF 스퍼터링하여 작업 전극을 제작하였고, 백금 박막 및 Ag를 기화 증착하여 제작한 Ag/AgCl 박막을 각각 상대 전극과 기준전극으로 하였다. 박막 전극의 표면 분석을 위해 SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) 등을 이용하였다. 제작된 요소 센서로부터 요소 농도 범위 0.01 mmol/L ${\sim}$ 100 mmol/L에서 약 0.2 mA/decade의 감도를 얻었다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.5
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• pp.438-446
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• 1994

인류는 지금 2차석기시대를 맞이하고 있으며 이 시대는 인공으로 만들어지는 돌인 세라믹이 단순히 용기나 도구로 사용되는 것 이외에 정보화사회에 있어서 기술의 관건이 될 지능소자로서 사용되고 있다. 세라믹은 내열성, 내식성, 내마모성이라는 특성으로 인해 많이 이용되어 왔지만 이러한 특성 이외에도 전자적 기능, 광학기능, 화학기능 등 "두뇌"도 우수한 재료라 할 수 있다. 더구나 세라믹은 인간을 대신하여 감지하는 것이 가능한 각종 센서로서도 폭넓게 이용되고 있다. 인간에 있어서 눈, 코, 귀, 혀, 피부 등 오감이 센서이며, 눈은 물체를 식별하는 것으로 빛을 검출하고 귀는 소리를 듣는 것으로 압력과 음파를 검출하고, 코는 냄새로 가스나 온도를 검출하고, 혀는 맛으로 미각을 검출하고, 피부는 촉각에 의한 압력, 온도, 습도를 검출하며, 인간의 오감에 대응되지 않는 것으로 세라믹 센서는 자기장을 감지할 수 있다. 이와같이 센서는 용도에 따라 수많은 센서가 개발되어 그 종류가 대단히 많기 때문에 모든 센서에 대해서 기술한다는 것은 어렵다. 그러므로 여기서는 센서중에서 기본적인 가스센서와 습도센서에 대해 소개하기로 한다. 소개하기로 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.05a
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• pp.159-160
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• 2008

본 논문에서는 변압기 절연유 상태를 측정하여 변압기 열화정도를 분석할 수 있는 CNT센서를 개발하였다. 센서의 감지막 형성을 위해 MWCNT(multi walled carbon nanotube)로 CNT paste를 제작하고 이를 프린팅공정을 이용하여 그 규격을 최적화하였다. 제작된 CNT 센서를 이용하여 절연유 상태를 분석하고 이를 전기 화학적 분석을 통하여 변압기 열화 정도를 확인하였다. 변압기 사용 여부에 따른 센서의 특성과 절연유의 산가, 절연파괴전압 등 기타 특성과 비교하여 변압기 절연유의 열화정도를 확인하였다. 변압기 과부화 및 과전류에 의해 열화가 진행되어 전산가가 높아지면 이를 CNT 감지막의 전기적 특성 변화로 확인 할 수 있다. 개발된 IT 센서를 이용하면 변압기 열화 정도를 실시간으로 확인 할 수 있어 변압기 사용에 있어서 안정성 확보 및 유지관리에 경제성을 높일 수 있다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.21 no.1
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• pp.3-18
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• 2018

전자피부(Electronic skin)는 외부 환경과의 상호작용하는 인간 피부의 기능을 대체하여 외부 자극 신호를 전기적 신호로 변환하는 센서들로 이루어진 인공피부로써, 최근 인간과 전자기기 간의 인터페이스에 대한 관심이 급증하면서 이에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 그중에서도 피부의 주된 기능인 외부 물리적 자극을 인지하는 촉각을 모방하는 촉각센서는 많은 발전을 거쳐 왔으며, 한계를 극복하고자 다양한 연구들이 진행되고 있다. 촉각센서는 압력, 인장, 굽힘과 같은 물리적 자극에 반응하며, 물리적 자극 신호를 아날로그 및 디지털 신호로 변환하여 인지하는 연구들이 폭넓게 개발되고 있다. 또한, 소자의 구조에 따라 물리적 자극을 전달하는 다양한 변환 방식들이 있으며, 최근에는 각 신호 변환 방식의 민감도, 반응속도, 자극 인지 범위 등의 한계점을 극복하고, 소재의 기계적 물성을 향상시키기 위해 소재의 변형을 주거나 생체의 기관 구조 및 외부 자극 인지 원리 등을 모사한 연구들이 많은 관심을 받고 있다. 본 기고에서는 이러한 촉각센서의 물리적 자극 신호 변환 방식과 소재 변형 및 생체 모사를 통한 다양한 연구들을 소개하고자 하며, 이를 통하여 촉각센서의 나아갈 방향을 제시하고자 한다.

• Analytical Science and Technology
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• v.19 no.1
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• pp.58-64
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• 2006

A mugwort-tissue-based modified carbon paste electrode was constructed for the amperometric detection of hydrogen peroxide and its electrochemical properties are described. Especially the amperometric signal was very stable and bigger than any other enzyme electrode studied in this lab. The effect of tissue composition on the response was linear within the wide range of experiment and the linearity of Lineweaver-Burk plot showed that the sensing process of the biosensor is by enzymatic catalysis. And pH dependent current profile connoted that two isozymes are active in this system.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.3
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• pp.164-171
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• 2014

A highly sensitive and selective non-enzymatic glucose sensor has gained great attention because of simple signal transformation, low-cost, easily handling, and confirming the blood glucose as the representative technology. Until now, glucose sensor has been developed by the immobilization of glucose oxidase (GOx) on the surface of electrodes. However although GOx is quite stable compared with other enzymes, the enzyme-based biosensors are still impacted by various environment factors such as temperature, pH value, humidity, and toxic chemicals. Non-enzymatic sensor for direct detecting glucose is an attractive alternative device to overcome the above drawbacks of enzymatic sensor. Many efforts have been tried for the development of non-enzymatic sensors using various transition metals (Pt, Au, Cu, Ni, etc.), metal alloys (Pt-Pb, Pt-Au, Ni-Pd, etc.), metal oxides, carbon nanotubes and graphene. In this paper, we show that Ni-based nano-particles (NiNPs) exhibit remarkably catalyzing capability for glucose originating from the redox couple of $Ni(OH)_2/NiOOH$ on the surface of ITO electrode in alkaline medium. But, these non-enzymatic sensors are nonselective toward oxidizable species such as ascorbic acid the physiological fluid. So, the anionic polymer was coated on NiNPs electrode preventing the interferences. The oxidation of glucose was highly catalyzed by NiNPs. The catalytically anodic currents were linearly increased in proportion to the glucose concentration over the 0~6.15 mM range at 650 mV versus Ag/AgCl.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.52-57
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• 2023

This study is a basic research for the development of high performance flexible electrode material. To enhance its electrochemical property, CuO nanoparticles (CuO NPs) were introduced and dispersed on surface of CNT fiber through electrochemical deposition method. The CNT fiber/CuO NPs electrode was fabricated and applied to electrochemical non-enzymatic glucose sensor. Surface morphology and elemental composition of the CNT fiber/CuO NPs electrode was characterized by scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). And its electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. The CNT fiber/CuO NPs electrode exhibited the good sensing performance for glucose detection such as high sensitivity, wide linear range, low detection limit and good selectivity due to synergetic effect of CNT fiber and CuO NPs. Based on the unique property of CNT fiber, CuO NPs were provide large surface area, enhanced electrocatalytic activity, efficient electron transport property. Therefore, it is expected to develop high performance flexible electrode materials using various nanomaterials.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.23 no.3
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• pp.73-80
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• 2020

Fenton oxidation method using hydrogen peroxide is an eco-friendly oxidation method used in water treatment and soil restoration. When removing pollutants by this method, it is quite important to properly regulate the concentration of hydrogen peroxide according to the concentration of the contaminants. In this study, electrochemical biosensors using HRP (horseradish peroxidase) enzymes were manufactured and studies were conducted on the activity of enzymes and the detection characteristics of hydrogen peroxide. HRP were electro deposited with chitosan and AuNP on the working electrode surface of the SPCE (Screen Printed Carbon Electrode). Then, the fixation of enzymes was confirmed using the cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The activity of HRP enzymes was also identified from chronoamperometry (CA) and UV spectroscopy. After immersing the biosensor in PBS solution the current generated from electrodes by titrating hydrogen peroxide was measured from CA analysis. The generated current increased linearly for the concentration of hydrogen peroxide, and a calibration curve was derived that could predict the concentration of hydrogen peroxide from the current.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.21 no.4
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• pp.80-87
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• 2018

Safety issues in Li-ion battery system have been prime concerns, as demands for power supply device applicable to wearable device, electrical vehicles and energy storage system have increased. To solve safety problems, promising strategy is to replace organic liquid electrolyte with non-flammable solid electrolyte, leading to the development of all-solid-state battery. However, relative low conductivity and high resistance from rigid solid-solid interface hinder a wide application of solid electrolyte. Composite electrolytes composed of organic and inorganic parts could be alternative solution, which in turn bring about the increase of conductivity and conformal contact at physically rough interfaces. In our study, composite electrolytes were prepared by combining poly(ethylene oxide)(PEO) and $Li_7La_3Zr_2O_{12}$ (LLZO). The crystallinity, morphology and electrochemical performances were investigated with the control of LLZO contents from 0 wt% to 50 wt%. From the results, it is concluded that optimum content and uniform dispersion of LLZO in polymer matrix are significant to improve overall conductivity of composite electrolyte.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.248-250
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• 2002

본 논문은 당뇨병의 지표물질인 glucose의 농도를 극미량의 시료를 사용하여 정량 할 수 있는 방법을 개발하기 위하여 효소 고정화 전극을 제작하였다. 전극은 실리콘 웨이퍼상에 마이크로 크기의 전극을 반도체 공정을 이용하여 제작하였고, 전기 화학적 방법으로 마이크로 전극에 전도성 고분자 Polypyrrole(PPy) 및 glucose oxidase(GOx)를 고정화한 고감도의 전기화학 전극을 개발하였다. 도전성 고분자의 전기 화학적 중합은 순환 전압 전류법으로 하였으며, 용액의 액성에 따른 효소의 표면 전하를 이용하여, 도전성 고분자를 코팅한 전극에 일정한 전압을 인가하고 GOx를 도우핑 하였다. 제작된 전극은 시간대 전류법으로 glucose의 농도에 따른 감도 측정결과 마이크로 리터의 시료에 $5{\mu}A$/decade를 얻었다. 전극의 표면분석은 Scanning electron microscopy(SEM), Energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX)를 이용하였다.